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FUNÇÃO LOGARÍTMICA A função f:IR +IR definida por f(x)=logax, com a1 e a>0, é chamada função logarítmica de base a. O domínio dessa função é o conjunto IR + (reais positivos, maiores que zero) e o contradomínio é IR (reais). GRÁFICO CARTESIANO DA FUNÇÃO LOGARÍTMICA Temos 2 casos a considerar: quando a>1; quando 0<a<1. Acompanhe nos exemplos seguintes, a construção do gráfico em cada caso: 1) y=log2x (nesse caso, a=2, logo a>1) Atribuindo alguns valores a x e calculando os correspondentes valores de y, obtemos a tabela e o gráfico abaixo: x 1/4 1/2 1 2 4 y -2 -1 0 1 2 2) y=log(1/2)x (nesse caso, a=1/2, logo 0<a<1) Atribuindo alguns valores a x e calculando os correspondentes valores de y, obtemos a tabela e o gráfico abaixo: x 1/4 1/2 1 2 4 y 2 1 0 -1 -2 Nos dois exemplos, podemos observar que a) o gráfico nunca intercepta o eixo vertical; b) o gráfico corta o eixo horizontal no ponto (1,0). A raiz da função é x=1; c) y assume todos os valores reais, portanto o conjunto imagem é Im=IR. Além disso, podemos estabelecer o seguinte: a>1 0<a<1 f(x) é crescente e Im=IR Para quaisquer x1 e x2 do domínio: x2>x1 y2>y1 (as desigualdades têm mesmo sentido) f(x) é decrescente e Im=IR Para quaisquer x1 e x2 do domínio: x2>x1 y2<y1 (as desigualdades têm sentidos diferentes) EQUAÇÕES LOGARÍTMICAS Chamamos de equações logarítmicas toda equação que envolve logaritmos com a incógnita aparecendo no logaritmando, na base ou em ambos. Exemplos de equações logarítmicas: 1) log3x =5 (a solução é x=243) 2) log(x 2 -1) = log 3 (as soluções são x’=-2 e x’’=2) 3) log2(x+3) + log2(x-3) = log27 (a solução é x=4) 4) logx+1(x 2 -x)=2 (a solução é x=-1/3) Alguns exemplos resolvidos: 1) log3(x+5) = 2 Resolução: condição de existência: x+5>0 => x>-5 log3(x+5) = 2 => x+5 = 3 2 => x=9-5 => x=4 Como x=4 satisfaz a condição de existência, então o conjunto solução é S={4}. 2) log2(log4 x) = 1 Resolução: condição de existência: x>0 e log4x>0 log2(log4 x) = 1 ; sabemos que 1 = log2(2), então log2(log4x) = log2(2) => log4x = 2 => 4 2 = x => x=16 Como x=16 satisfaz as condições de existência, então o conjunto solução é S={16}. 1.Logaritmos Observe que quando elevamos a base 2 ao expoente 3 obtemos como resultado o número 8. Dizemos que o logaritmo de 8 na base 2 vale 3. Em outras palavras, aqui neste exemplo, logaritmo é o expoente que utilizamos para conseguir o número 8 quando utilizamos a base 2. Vimos que logaritmo é o expoente que utilizamos para conseguir o número 8 quando utilizamos a base 2. Veja novamente o exemplo anterior: 2 3 = 8 Podemos afirmar que: O logaritmo de 8 na base 2 vale 3 e representamos esta frase, matematicamente, da seguinte forma: log2 8 = 3 Note que o logaritmo nada mais é que o número que serve de expoente. Calcular o logaritmo de um número consiste em descobrir qual é este número que servirá de expoente à base para obtermos o número dado. Então o expoente 3 aqui ao lado nada mais é que o logaritmo de 8 na base 2. Isto está começando a parecer fácil não é mesmo ? 1) Calcule log2 8. Vimos que em português claro isto significa: calcule o logaritmo de 8 na base 2. E, em português mais claro ainda, isto significa: qual o expoente que devemos usar para que o 2 elevado a este expoente nos dê o número 8 ? Veja a seguir como se calcula o logaritmo de 8 na base 2 Log2 8 = x Vamos ver se a gente está entendendo do assunto ou se estamos boiando? 2) Calcule log416 Vimos que em bom português isto significa: Qual o ______________a que devemos elevar a base _____ para obtermos o número _____. Vimos ainda que matematicamente escreve-se assim: 4 x = 16. Para calcular basta fatorarmos o 16 e substituirmos na equação. Assim, ficaremos com 4 x = 4 2 , pois 16 fatorado nos dá exatamente 4 2 . Finalmente vimos que em equações deste tipo (4 x = 4 2 ), cujas bases das são iguais, basta igualarmos os expoentes: x = 2. Resposta: 2 ou log4 16 = 2 pois 4 2 = 16 Atenção Não tem sentido calcular logaritmo de número menor ou igual a zero. Todas as bases devem ser maiores que zero e diferentes de 1 Todos os 4 exemplos ao lado estão resumidos nos alertas acima. Entenda-os para que possa fixá-los bem. Veja os exemplos: Log2 0 = Qual o logaritmo de zero na base 2 ? Ou seja: qual o número que servirá de expoente para o 2 de forma a obtermos o número zero ? Se a gente tentar calcular veremos que não existe. Log2 -1 = Qual o logaritmo de -1 na base 2 ? Certamente que não encontraremos resultado válido, pois não existe um expoente que sirva à base 2(positiva), para dar origem ao número -1 Log0 2 = Qual o logaritmo de 2 na base 0 ? Zero elevando a quanto vai dar 2 ?... Não existe! Log1 2 = Qual o logaritmo de 2 na base 1 ? Se a gente tentar calcular veremos que qualquer que seja o expoente a gente sempre obterá 1. Logo também não existe. 1. LOGARITMOS - PROPRIEDADES Existem 3 propriedades dos logaritmos que são muito úteis para se resolver muitos dos problemas que enfrentaremos. Vejamos: Logaritmo do produto Logaritmo do quociente Logaritmo da potência Quando precisarmos calcular logaritmos de produto ou quociente ou potência, poderemos aplicar as regras que veremos agora. Logaritmo do Produto Quando a gente precisar calcular Logaritmo de um produto, digamos 8x4, ou seja log2(8.4) é só a gente calcular os logaritmos de 8 e 4, separadamente, e depois somar. O resultado desta soma será o logaritmo de 8x4. Vamos calcular log28 e log24. Para calcularmos log2 (8.4), basta somarmos os logaritmos de 8 e de 4 que acabamos de calcular: Logaritmo do quociente Quando a gente precisar calcular Logaritmo de um quociente, digamos 8/4, ou seja, log2 (8/4) é só a gente calcular os logaritmos de 8 e 4, separadamente, e depois subtraí-los. O resultado desta subtração será o logaritmo de 8/4. Vamos calcular log28 e log24. Para calcularmos log2 (8/4), basta subtrairmos os logaritmos de 8 e de 4 que acabamos de calcular: Logaritmo da potência Quando a gente precisar calcular Logaritmo de uma potência, digamos, 2 5 , ou seja log2 (2 5 ) é só a gente calcular o logaritmo de da base e depois multiplicar pelo expoente. O resultado desta operação será o logaritmo de 2 5 . Vamos calcular log22 Para calcularmos log2 (2 5 ), basta multiplicarmos o expoente 5 pelo logaritmo de 2 que acabamos de calcular: Nomenclatura Logaritmo decimal Dizemos que o logaritmo é decimal quando a base é 10. Neste caso, na representação matemática a gente economiza e não escreve o 10, veja: Log 100 Isto significa: "Logaritmo de 100 na base 10" Alguém poderia perguntar: E cadê a base ? Resposta: Quando o logaritmo é decimal, ou seja a base é 10 não é preciso escrevê-la pois todo mundo já sabe que vale 10. 2. MUDANÇA DE BASE Calcule log927 (logaritmo de 27 na base 9). Se tentarmos descobrir qual o expoente que elevará a base 9 para obtermos 27 veremos que é um pouco complicado...contudo existe uma maneira mais fácil: A mudança de base. Como se faz isto? Simples: calcule o log de 27 na nova base e divida pelo log de 9 na nova base também. Veja a animação ao lado: O importante é a gente escolher uma base que possibilite calcular os logaritmos tanto do 27 como do 9 (base inicial). Ah! Essa nova base deverá ser a mesma para os dois. Veja ao abaixo! Desta forma, 2 3 9log 27log 27log3 3 9 3. Equações Logarítmicas Para resolver equações logarítmicas, estabeleça as condições de existência dos logaritmos envolvidos. Em seguida, resolva a equação usando a definição ou as propriedades dos logaritmos. Para finalizar, verifique se as soluções encontradas estão de acordo com as condições de existência. Condições de existência: 1. Observe a resolução da equação e escreva o que foi realizado: x + 13) = 2 ________________________________________ x + 13 = 2 2 ______________________________________________ x = ____________________________________________________ S = 2. Resolva a equação: a) (x 2 x) = 1 FUNÇÃO LOGARÍTMICA Chama-se função logarítmica toda função f definida de em R por: f(x) = x, com a e a 1. EXERCÍCIOS LOGARITMOS 1) Encontrar um numero x > 0 tal que: Calcule o valor dos logaritmos: a) 36log 6 d) 000064,0log 5 b) 22log 4 1 e) 349 7log c) 32 64log f) 25,0log 2 2) Resolva as equações: a) 1 1 3 log 3 x x b) 4log 3 x c) 2)1(log 3 1 x d) 2 9 1 log x e) 216log x 3) Determine o conjunto solução da equação: 1)(log 212 xx . 4) Calcule o valor: a) )813(log 3 b) 64 512 log 2 = 5) Se log10(2x - 5) = 0, então x vale: a) 5. b) 4. c) 3. d) 7/3. e) 5/2. 6)Calcule os seguintes logaritmos: a) 25log 625 b) 2log 0,25 c) 3 1 2 log 16 d) 4 1 3 log 243 e) 3 1 4 log 64 16 f) 3 3 log 27 8)O valor de log ,1 100 3 1o é : a) -1/2 b)-1/6 c) 1/6 d) 1/2 e) 1 9) O valor do log ( log )1 3 5 125 é: a) 1 b) -1 c) 0 d) 2 e) 0,5 10)O logaritmo de 144 na base 32 é igual a : a) –2 b) –1 c) 2 d) 3 e) 4 Resumo teórico - Função Logarítmica 1 – Logaritmos a) Definição: balog = c c a = b , sendo a e b número reais tais que a > 0, a 1 e b > 0. b) Nomenclatura: balog = c b.1) b é logaritmando. b.2) a é a base. b.3) c é o logaritmo. c) conseqüências da definição: c.1) 1alog = 0 c.2) aalog = 1 c.3) m aalog = m c.4) maloga = m 2 – Propriedades Operatórias a) alog (b · c) = alog b + alog c b) c b alog = alog b – alog c c) n balog = n alog b 3 – Mudança de Base aclog bclog balog BASES ESPECIAIS: Logaritmo decimal: xlogxlog 10 Logaritmo neperiano (natural): xlogxln e , sendo o número irracional e definido por 718,2 n 1 1lime n n 4 – Função Logaritmica a) Definição: É toda função f: IR * IR definida por f(x) = alog x, com a > 0 e a 1. b) A função logaritmica será crescente quando a > 1 e decrescente quando 0 < a < 1. c) Gráfico 1º CASO) a > 1 2º CASO) 0 < a < 1 d) O domínio da função logarítmica é o conjunto dos números reais positivos e o conjunto imagem é o conjunto dos números reais (D = IR * e Im = IR). OBSERVAÇÃO Pela definição de logaritmo yxalog ay = xa , a função f(x) = xalog é a inversa da função g(x) = a x . EQUAÇÕES LOGARÍTMICAS Sendo a > 0 e a 1, yxylogxlog aa Restrição: x > 0 e y > 0.
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