Eksponentti- ja logaritmiyhtälö

Suorita MAA5-opintojakso Eiran aikuislukiossa. Lue lisää.

Logaritmille pätee seuraavat laskusäännöt 

Perustellaan numeerisen esimerkin avulla näistä ensimmäinen 

Esimerkki 1

Sievennetään

Esimerkki 2 

Ratkaistaan yhtälö

Toisaalta esimerkin 2 yhtälöon voi ratkaista myös seuraavasti

Joten

Olemme siis vaihtaneet 3-kantaisen logaritmin 10-kantaiseksi logaritmiksi. Yleisesti pätee logaritmin kantaluvun vaihtamiselle 

Esimerkki 3

Ratkaistaan yhtälö

Muutetaan yhtälön molemmat puolet luvun 4 potenssiksi. 

Eksponenttifunktio 4x on aidosti kasvava, joten 

Esimerkki 4

Ratkaistaan yhtälö

Yhtälön määrittelyehto on

Ratkaistaan yhtälö

Yhtälön ratkaisu toteuttaa määrittelyehdon.

Esimerkki 5

Ratkaistaan yhtälö

Yhtälö on määritelty, kun

Nyt voimme ratkaista yhtälön

Yhtälön ratkaisu toteuttaa määrittelyehdon

Esimerkki 6

Ratkaistaan epäyhtälö

Epäyhtälö on määritelty, kun x>0

Merkitään luku 3 5-kantaisena logaritmina

Kantaluku 5 > 1 eli funktio log5x on aidosti kasvava. siis epäyhtälön suunta säilyy. 

Esimerkki 7

Kumpi luvuista on suurempi? 

Laskimella ei tavallisesti pysty laskemaan näin suuria lukuja. 

Voidaan kuitenkin laskea molemmille 2-kantainen logaritmi.

Laskimella saadaan alemman likiarvoksi

Koska log2 on aidosti kasvava funktio, edellä olevista luvuista suurempi on se, jonka 2-kantainen logaritmi on suurempi, eli luku  32000

Esimerkki 8

Absurdistan ja Manttijuu ovat vierekkäiset kaupungit.

Absurdistanin väkiluku oli vuonna 2020 38500 ja Manttijuun väkiluku 25600 samana vuonna. Vuosittainen väestönkasvu on ollut Absurdistanissa 2,5% ja Manttijuussa 4,0%. 

Jos kasvu jatkuu molemmissa kaupungeissa samanlaisena, milloin niissä on yhtä monta asukasta?

Ratkaisu

Absurdistanin väkiluku 1,025-kertaistuu vuodessa ja Manttijuun väkiluku 1,04-kertaistuu vuodessa. Muodostetaan funktiot kuvaamaan väestönkasvua vuodesta 2020 alkaen.

Merkitään Absurdistanin funktiota f ja Manttijuun g ja x on vuodet vuodesta 2020 alkaen.

Ratkaistaan milloin funktiot, eli väkimäärä, ovat yhtäsuuret

Saadaan noin 28 vuotta, eli vuonna 2048 väkiluvut ovat yhtäsuureet.

Harjoituksia

1. Ratkaise yhtälöt

Vihje

Esitä a-kohdassa saman kantaluvun avulla

2. Ratkaise yhtälöt

Vihje

b-kohdassa jaa ensin kerroin 2 pois

3. Ratkaise yhtälöt

Vihje

a-kohdassa käytä logaritmia apuna

4. Ratkaise yhtälö

Vihje

Logaritmin yhteenlasku

5. Ratkaise yhtälö

Vihje

Logaritmin määritelmä

6. Ratkaise yhtälö

Vihje

Ota puolittain logaritmi

7. Ratkaise epäyhtälöt

Vihje

Esitä 5 3-kantaisena logaritmina

8. Ratkaise epäyhtälöt

Vihje

a-kohdassa etsi yhteinen kantaluku

9.  Ratkaise yhtälö

Vihje

Logartmin laskukaavat

YO syksy 2011

10. Ratkaise yhtälö

Vihje

Logaritmin laskukaavat

YO 2009 kevät

11. Liisa-Petteri sijoitti 1000 € säästötilille, jossa oli 1,5% vuosikorko ja 500 € rahastoon, jossa oli 2,0 % vuotuinen tuotto. Molemmissa tapauksessa saatu tuotto sijoitetaan, eli rahaa ei oteta ulos. Myöskään uusia talletuksia ei tehdä. Kuinka kauan kestää, että molemmat sijoitukset ovat arvoltaan yhtäsuuret? Kuinka paljon sijoitusten arvo tuolloin on?

Vihje

Muodosta funktiot, jotka kuvaavat sijoituksen kasvua.

Osion perustehtävät