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1.- DEFINICIÓNES. Si a>0 y a1, se define el logaritmo en base a de un número N de la siguiente manera: loga N x a x N O sea, como el exponente al que hay que elevar "a" para obtener "N". Ejemplos: log2 8 3 porque 23 8 ; log10 100 2 porque 102 100 ; etc..... Los logaritmos más utilizados son los logaritmos decimales (de base 10) y los logaritmos neperianos(de base el número e 2'71828182....). Ambos tienen una notación especial: log10 N log N ; loge N ln N. Observación: Los logaritmos neperianos deben su nombre al matemático escocés John Neper (1550-1617) y fueron los primeros en ser utilizados. Al principio, Neper llamó "números artificiales" a los exponentes, para más tarde decidirse por la palabra "logaritmo", compuesta por las palabras griegas logos (razón) y aritmos (números). 2.- PROPIEDADES. 2.1.- El logaritmo de la unidad es 0. O sea, loga1=0 2.2.- El logaritmo de la base es 1. O sea, logaa=1 2.3.- El logaritmo de un producto es igual a la suma de los logaritmos de los factores. O sea, loga (N·M)=loga N + loga M Demostración: loga N x a x N x y x y N M a ·a a y loga M y a M Si a x y NM loga ( N M ) x y loga N loga M 2.4.- El logaritmo de un cociente es igual al logaritmo del dividendo menos el logaritmo del divisor. O sea, loga (N:M)=loga N - loga M Demostración: loga N x a x N x y x y N M a a a y loga M y a M Si a x y N : M loga ( N : M ) x y loga N loga M Logaritmos. Pág 1 de 4. 2.5.- El logaritmo de una potencia es igual al exponente multiplicado por el logaritmo de la base de la potencia. O sea, loga (NM)= M·loga N Demostración: loga N x a x N N M (a x ) M a xM Si a xM N M loga N M x M M loga N 2.6.- El logaritmo de una raíz es igual al logaritmo del radicando dividido por el índice de la raíz. loga N O sea, log M N a M Demostración: Basta con hacer notar que, por ejemplo, 3 N N 1 3 con lo que log3 N log N 1 3 1 log N log N 3 3 Ejemplo: Sabiendo que log 2 = 0'3010, log 3=0'4771 y que log 35=1'5441, desarrolla y calcula el siguiente logaritmo: 34 5 35 log 23 3.- LOGARITMOS DECIMALES. Observación: Lo que viene a continuación es pura nostalgia!! Los logaritmos decimales se pueden escribir como suma de dos números: la característica y la mantisa. La característica de un logaritmo decimal es el número entero inmediatamente inferior o igual a dicho logaritmo. Ejemplo 1: Tomemos cualquier número con 3 cifras enteras, p.e. 362. 100 362<1000 log 100 log 362 < log 1000 2 log 362 <3 la característica del log 362 es 2. Ejemplo 2: Tomemos ahora un número comprendido entre 0 y 1, p.e. 0'00027. 0'0001 0'00027< 0'001 log 0'0001 log 0'00027 < log 0'001 -4 log 0'00027 < -3 la característica del log 0'00027 es -4. Resumiendo: La característica del logaritmo decimal de un número mayor que 1 con n cifras enteras es (n-1). Logaritmos. Pág 2 de 4. La característica del logaritmo decimal de un número comprendido entre 0 y 1 es (-n), siendo n el número de ceros que presenta la escritura decimal del número (incluyendo al que precede a la coma decimal). La mantisa de un logaritmo decimal es la diferencia entre el logaritmo y su característica. Como la característica es siempre menor que el logaritmo la mantisa es siempre un número positivo menor que 1 (Ver Tablas). Ejemplo 3: log 362 = 2'5587 (según tablas) Característica=2 Mantisa= 2'5587-2=0'5587. Ejemplo 4: log 0'00027 = -3'5686 Característica=-4 Mantisa= -3'5686-(-4) = 0'4314. En los logaritmos de números menores que 1 se suele hacer lo siguiente: En lugar de escribir log 0'00027=-3'5686, se escribe log 0'00027=4'4314. 4 indica que el signo menos solo afecta a la característica; en cambio , la mantisa 0'4314 es positiva. La razón de adoptar esta escritura es que las tablas de logaritmos solo proporcionan la mantisa (siempre positiva) y no el logaritmo completo. Propiedad de las mantisas (importante): La mantisa de log N es igual que la mantisa de log (N · 10m) siendo m un número entero cualquiera. Según esta propiedad, conociendo log 362, también conocemos: * log 36200 =4'5587 (36200= 362 · 102) * log 3'62 =0'5587 (3'62= 362 · 10-2) * log 0'00362 =3'5587 (0'00362= 362 · 10-5) Ejercicio 1: Utiliza logaritmos decimales (con tablas) para calcular el producto P=4729 · 1421. Solución: Tomando logaritmos, tenemos log P = log 4729 + log 1421 = 3'6747 + 3'1526 = 6'8273. P= [Número cuyo log vale 6'8273]=Antilog (6'8273)= 6.719.000 (7 cifras enteras). Ejercicio 2: Ídem, para calcular el cociente C= 6813 : 415. Solución: log C = log 6813 – log 415 = 3'8332 – 2'6180 = 1'2152. C= [Número cuyo log vale 1'2152]=Antilog (1'2152)= 16'4 (2 cifras enteras). Ejercicio 3: Ídem, para calcular el valor de la expresión E 0'000137 5 673'2 Solución: log E = log 0'000137 + ( log 673'2 ): 5 = 4'1367 + 2'8281 : 5 = -3'8633 +0'5656 = -3'2977 = 4'7023. E= [Número cuyo log vale 4'7023 ]=Antilog (4'7023)= 0'0005038 (nº menor que 1 con 4 ceros delante de la primera cifra significativa, incluido el de la coma). Logaritmos. Pág 3 de 4. 4.- RELACIÓN ENTRE LOGARITMOS DE DISTINTAS BASES. ¿Qué relación hay entre el logaritmo de un número en una base "a" y su logaritmo decimal ? De otra manera, ¿qué relación hay entre loga N y log N ? Fácil. Llamamos x= loga N ax=N y=log N 10y=N ax = 10y. Tomando ahora logaritmos decimales, log ax = log 10y x · log a = y x y log N loga N log a log a Luego, sabiendo calcular logaritmos decimales, sabemos calcular logaritmos en cualquier base. Ejemplos: 1) log2 100 3) log5 125 log100 2 6'64 log 2 0'3010 2) log3 827 log827 2'9175 6'12 log 3 0'4771 log125 2'0969 3 log5 0'6990 5.- ECUACIONES EXPONENCIALES Y LOGARÍTMICAS. Las ecuaciones exponenciales son aquellas en las que la incógnita aparece como exponente. En las logarítmicas, la incógnita aparece afectada por algún logaritmo. No hay regla general para resolverlas; normalmente, conviene tener en cuenta: 1) Propiedades de potencias y logaritmos. 2) Inyectividad de potencias y logaritmos; esto quiere decir que: Si loga X=loga Y, entonces X=Y. 3) Se puede despejar una incógnita que esté como exponente tomando logaritmos. Practicaremos con numerosos ejercicios (propuestos en la relación). Logaritmos. Pág 4 de 4.