חוקי הלוגריתמים ומעבר בין בסיסים
מבוא
מטרות השיעור
- להגדיר לוגריתם כפעולה ההפוכה לחזקה:
- להוכיח ולהפעיל את חוקי הלוגריתמים: מכפלה, מנה, חזקה ושורש
- להוכיח ולהשתמש בנוסחת המעבר בין בסיסים
- לפשט ולחשב ביטויים לוגריתמיים — ולזהות פישוטים שגויים נפוצים
הרעיון המרכזי
הגדרת הלוגריתם
עבור בסיס ועבור a>0:
כלומר, הוא החזקה שבה צריך להעלות את הבסיס b כדי לקבל את a. הלוגריתם הוא הפעולה ההפוכה לחזקה, ולכן מתקיימות הזהויות:
ארבעת חוקי הלוגריתמים (מכפלה, מנה, חזקה, שורש)
לכל x,y>0 ולכל מעריך r:
- מכפלה:
- מנה:
- חזקה:
- שורש:
חוק השורש הוא מקרה פרטי של חוק החזקה (כי שורש הוא חזקה עם מעריך רציונלי — בדיוק הקשר מהשיעור הקודם).
הוכחת חוקי המכפלה והחזקה
נסמן ו-, כלומר ו-.
מכפלה: לפי חוק החזקות, . לפי הגדרת הלוגריתם, . מ.ש.ל.
חזקה: , ולכן . מ.ש.ל. (חוק המנה מוכח באותו אופן עם .)
נוסחת המעבר בין בסיסים
כדי לבטא לוגריתם בבסיס b באמצעות לוגריתמים בבסיס אחר c:
הוכחה: נסמן , כלומר . ניקח משני האגפים: , ולפי חוק החזקה , ומכאן . מ.ש.ל.
שימו לב להבדל מהותי: , אבל — אלו שני דברים שונים לחלוטין.
דוגמאות מפורטות
דוגמה 1: חישוב לוגריתם מההגדרה
חשבו ו-.
שלב 1 —
דוגמה 2: חוקי המכפלה והמנה
חשבו ו-.
שלב 1 — חוק המכפלה
איזה מהביטויים הבא שווה ל-עבור x,y חיוביים)?
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
חשבו את הערך של .
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
דוגמה 3: חוק החזקה ופישוט מורכב
פשטו וחשבו: .
שלב 1 — חוק החזקה
דוגמה 4: מעבר בין בסיסים
חשבו באמצעות נוסחת המעבר.
שלב 1 — בוחרים בסיס נוח
באמצעות נוסחת המעבר בין בסיסים, חשבו את . רשמו כשבר עשרוני מעוגל לשלוש ספרות אחרי הנקודה.
סטייה מותרת: ±0.005
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
דוגמה 5: מכפלת לוגריתמים — צמצום באמצעות מעבר בסיס
חשבו .
זהו מקרה פרטי של הזהות .
שלב 1 — מעבירים גורם אחד לבסיס 2
בדיקה מהירה
נכון או לא נכון: לכל a,b חיוביים מתקיים .
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
טעויות נפוצות
טעות נפוצה: ״מפרקים״ לוגריתם של סכום
טעות: .
נכון (דוגמה נגדית, a=b=10): אך . אינם שווים.
למה זה קורה?
איך מתקנים?
טעות נפוצה: מבלבלים בין לבין
למה זה קורה?
איך מתקנים?
טעות נפוצה: מכניסים מקדם של לוגריתם לתוך הבסיס
טעות: .
נכון: .
למה זה קורה?
איך מתקנים?
טעות נפוצה: שוכחים את תחום ההגדרה של הלוגריתם
למה זה קורה?
איך מתקנים?
סיכום
מה למדנו?
חוקי הלוגריתמים ומעבר בין בסיסים:
- הגדרה: — הלוגריתם הפוך לחזקה.
- מכפלה: ; מנה: .
- חזקה: ; שורש (מקרה פרטי): .
- מעבר בסיס: .
זכרו:
- אין חוק ל-.
- (חילוק) שונה מ- (חיסור).
- הלוגריתם מוגדר רק לארגומנט חיובי — חשוב לפתרון משוואות בשיעור הבא.
בשיעור הבא נשתמש בכל אלה כדי לפתור משוואות ואי-שוויונות מעריכיים ולוגריתמיים.
תרגול נוסף
עברו לתרגול כדי להתאמן על חוקי הלוגריתמים ועל המעבר בין בסיסים!