Logaritma ve Diziler

Logaritma Konu Anlatımı

AYT10 dakikalık okuma

Logaritma konu anlatımı: katlanarak yükselen ahşap blok kulelerini şeffaf bir kemerle eşit adımlı basamaklara dönüştüren öğrenci

Logaritma, bir sayının belirli bir tabanın kaçıncı kuvveti olduğunu söyleyen işlemdir ve üs almanın tersidir. Katlanarak büyüyen nicelikleri eşit adımlarla ölçmeyi sağladığı için fen bilimlerinden finansa kadar pek çok alanda kullanılır. Bu yazıda üslü ifadeden logaritmaya geçişi, logaritmanın tanımını ve tanımlı olma koşullarını, temel değerleri, onluk ve doğal logaritmayı, tanım kümesi sorularını, logaritma fonksiyonunun grafiğini ve özelliklerini, logaritmalı sayıları karşılaştırmayı, basamak sayısı hesabını ve günlük hayattan uygulamaları çözümlü örneklerle ele alıyoruz.


Logaritma nedir?

Önce şunları bil

Bu yazıyı daha rahat anlamak için üslü sayıları ve ters fonksiyon kavramını biliyor olman yeterli.

Temel bilgiler için Üslü Sayılar Konu Anlatımı ve Ters Fonksiyon yazılarına göz at.

Üslü sayılarda taban ve üs verilir, sonuç hesaplanır: 23=8. Logaritma ise ters soruyu sorar: 2 nin kaçıncı kuvveti 8 eder? Cevap 3 tür ve bu durum log28=3 biçiminde yazılır. Kısacası logaritma, bir üssü bulma işlemidir.

Kapaktaki öğrenci her adımda iki katına çıkan blok kulelerini şeffaf bir kemerin altından geçirerek eşit adımlarla yükselen küçük basamaklara çeviriyor. Logaritmanın yaptığı iş budur: katlanarak büyüyen değerleri, kaç adımda büyüdüklerini gösteren eşit aralıklı sayılara dönüştürür.

Logaritmanın tanımı

a pozitif ve 1 den farklı bir sayı, b pozitif bir sayı olmak üzere ax=b eşitliğini sağlayan x sayısına b nin a tabanına göre logaritması denir:

ax=b⇔logab=x

Bu eşdeğerlik, logaritma sorularının neredeyse tamamında kullanılır. Bir logaritmanın değerini bulmak için ifade üslü biçime çevrilir; üslü bir denklemi çözmek için ise logaritma biçimine geçilir.

Hap bilgi

Logaritma bir üstür.

logab sorusu, a nın kaçıncı kuvvetinin b ettiğini sorar.

Tanımlı olma koşulları

Logaritmanın tanımlı olması için hem tabana hem de logaritması alınan sayıya koşullar konur. Her koşulun bir nedeni vardır:

KoşulNeden?
Taban pozitif: a>0Negatif tabanın kesirli kuvvetleri gerçek sayı olmayabilir
Taban 1 den farklı: a≠11 in her kuvveti 1 dir; başka sayıya ulaşılamaz
Sayı pozitif: b>0Pozitif tabanın her kuvveti pozitiftir

Bu yüzden log2(−8), log20 ya da log15 gibi ifadeler tanımsızdır. Logaritma içeren her soruda, hesaba başlamadan önce bu üç koşul kontrol edilmelidir.

Logaritma değeri hesaplamak

Logaritmanın değerini bulmak için sayı, tabanın bir kuvveti olarak yazılır. Sayı tabanın kesirli ya da negatif kuvvetiyse üs kuralları kullanılır:

İfadeÜslü yazımDeğer
log23225=325
log38134=814
log51255−2=125−2
log9391/2=312
log1/28(12)−3=8−3
Örnek

log48 ifadesi verilsin.

Değerini bulalım.

4x=8 yazılır; iki taraf 2 tabanına çevrilir: 22x=23.

2x=3, yani log48=32 olur.

Köklü ve kesirli sayıların logaritması

Kök ve kesir içeren sayılar önce üslü biçimde yazılır: a=a1/2 ve 1a=a−1. Taban köklü olduğunda da aynı yol izlenir; taban ve sayı ortak bir asal tabana çevrilir, sonra üsler eşitlenir.

Örnek

log28, log313 ve log24 ifadeleri verilsin.

Değerlerini bulalım.

8=23/2 olduğundan birincisi 32 olur; 13=3−1/2 olduğundan ikincisi −12 olur.

(2)x=4 ise 2x/2=22, yani x=4 olur.

Temel değerler

Tanımdan doğrudan çıkan dört eşitlik, logaritma hesaplarının en sık kullanılan araçlarıdır:

EşitlikNeden?
loga1=0a0=1
logaa=1a1=a
logaax=xTanımın kendisi
alogab=bÜs, tabanın b yi veren kuvvetidir

Son iki eşitlik, logaritma ile üs almanın birbirinin tersi olduğunu gösterir: biri diğerinin yaptığını geri alır. Örneğin 5log57=7 ve log3310=10 olur.

Logaritmanın işareti

Bir logaritmanın pozitif mi negatif mi olduğu, hesaplamadan önce taban ve sayının 1 e göre konumundan anlaşılır. Taban ve sayı 1 in aynı tarafındaysa logaritma pozitif, farklı taraflarındaysa negatiftir.

TabanSayıİşaret
a>1b>1Pozitif
a>10<b<1Negatif
0<a<10<b<1Pozitif
0<a<1b>1Negatif

Örneğin log213 negatiftir, log1/319=2 pozitiftir ve log1/25 negatiftir. Karşılaştırma sorularında önce işaretlere bakmak, sayıları çoğu zaman hesap yapmadan gruplara ayırır.

Logaritmalı üsler

Üssünde logaritma bulunan ifadelerde alogab=b eşitliği kullanılır. Üs bir toplam ise önce üs kuralıyla parçalara ayrılır; taban logaritmanın tabanının kuvvetiyse önce ortak tabana çevrilir.

Örnek

2log23+1, 102+log5 ve 9log35 ifadeleri verilsin.

Değerlerini bulalım.

2log23·21=3·2=6 ve 102·10log5=100·5=500 olur.

9log35=(32)log35=(3log35)2=52=25 olur.

Onluk ve doğal logaritma

İki taban o kadar sık kullanılır ki kendilerine özel yazımları vardır. Tabanı 10 olan logaritmaya onluk logaritma denir ve taban yazılmaz: log1000=3. Tabanı e sayısı olan logaritmaya doğal logaritma denir ve ln ile gösterilir.

e sayısı yaklaşık 2,718 olan irrasyonel bir sayıdır ve sürekli büyüme hesaplarında, türev ve integral konularında doğal olarak ortaya çıkar. Doğal logaritmada da temel değerler geçerlidir: ln1=0, lne=1 ve eln5=5.

YazımAnlamı
logxlog10x
lnxlogex

Üslü denklemden logaritmaya

Bir üslü denklemde bilinmeyen üsteyse ve iki taraf aynı tabana getirilemiyorsa çözüm logaritma ile yazılır. Sonuç bir tam sayı değildir, ama hangi iki tam sayı arasında olduğu kolayca bulunur.

Örnek

3x=7 denklemi verilsin.

Çözümü yazalım ve hangi tam sayılar arasında olduğunu bulalım.

Tanımdan x=log37 olur.

31=3<7<9=32 olduğundan x, 1 ile 2 arasındadır.

Örnek

log220 ifadesi verilsin.

Değerin hangi iki ardışık tam sayı arasında olduğunu bulalım.

24=16 ve 25=32 dir.

16<20<32 olduğundan log220, 4 ile 5 arasındadır.

İç içe logaritma

İç içe logaritmalar içten dışa doğru hesaplanır. Her adımda elde edilen sayı bir sonraki logaritmanın içine yazılır.

Örnek

log2(log381) ifadesi verilsin.

Değerini bulalım.

İçteki logaritma: log381=4.

Dıştaki logaritma: log24=2 olur.

Örnek

log2(log3x)=1 olsun.

x i bulalım.

Dıştan içe tanım uygulanır: log3x=21=2.

Buradan x=32=9 olur.

Tabanı bilinmeyen logaritma

Tabanda bilinmeyen varsa ifade yine üslü biçime çevrilir. Bulunan değerlerden tabanın pozitif ve 1 den farklı olma koşulunu sağlamayanlar atılır.

Örnek

logx49=2 ve logy8=32 eşitlikleri verilsin.

x ve y yi bulalım.

x2=49 olduğundan x=7 ya da x=−7; taban pozitif olmalı, x=7 olur.

y3/2=8 ise y=82/3=4 olur.

Tanım kümesi

Logaritmalı bir fonksiyonun tanım kümesi bulunurken tabanın pozitif ve 1 den farklı, logaritması alınan ifadenin ise pozitif olması istenir. Bu koşulların ortak çözümü tanım kümesini verir.

Örnek

f(x)=logx−1(5−x) fonksiyonu verilsin.

Tanım kümesini ve bu kümedeki tam sayıları bulalım.

x−1>0 ve x−1≠1 koşullarından x>1 ve x≠2; 5−x>0 koşulundan x<5.

Tanım kümesi (1,2)∪(2,5) olur; içindeki tam sayılar 3 ve 4 tür.

Örnek

g(x)=log(x2−4) fonksiyonu verilsin.

Tanım kümesini bulalım.

x2−4>0 olmalıdır, yani (x−2)(x+2)>0.

Tanım kümesi (−∞,−2)∪(2,∞) olur.

Logaritma fonksiyonunun grafiği

f(x)=logax fonksiyonu, g(x)=ax üstel fonksiyonunun tersidir. Ters fonksiyonların grafikleri y=x doğrusuna göre simetrik olduğundan logaritma grafiği, üstel grafiğin bu doğruya göre yansımasıdır.

xy-3-2-11234-3-2-112340y = 2ˣy = log2 xy = x
y = 2ˣ ve y = log2 x grafikleri

Grafikte üstel eğri (0,1) noktasından, logaritma eğrisi ise onun yansıması olan (1,0) noktasından geçer. Aynı şekilde (1,2) noktası (2,1) noktasına yansır: 21=2 ve log22=1.

Grafiğin özellikleri

Logaritma fonksiyonunun grafiği tabanın değerine göre iki biçimde olur, ama bazı özellikler her iki durumda da aynıdır:

Özelliky=logax
Tanım kümesi(0,∞)
Görüntü kümesiTüm gerçek sayılar
Geçtiği nokta(1,0)
AsimptotDikey eksen, x=0
a>1 ikenArtan
0<a<1 ikenAzalan

Grafik dikey eksene sonsuz yaklaşır ama onu hiç kesmez; çünkü 0 ve negatif sayıların logaritması tanımsızdır. Buna karşın grafik sağa doğru sınırsız yükselir, ama bu yükseliş çok yavaştır: log2x in 10 a ulaşması için x in 1024 olması gerekir. Bu yavaş büyüme, logaritmanın çok büyük sayıları küçük ve kolay yönetilen değerlere çevirmesinin temel nedenidir.

Tabanı 1 den küçük logaritma

Taban 0 ile 1 arasındaysa logaritma fonksiyonu azalandır. log1/2x=−log2x olduğu için bu grafik, log2x grafiğinin yatay eksene göre yansımasıdır.

xy-11234567-4-3-2-112340y = log2 xy = log1/2 x
y = log2 x ve y = log1/2 x grafikleri

İki grafik (1,0) noktasında kesişir. x=4 için biri 2, diğeri −2 değerini alır: log24=2 ve log1/24=−2.

Logaritmalı sayıları karşılaştırmak

Taban 1 den büyükse logaritma artan olduğu için büyük sayının logaritması da büyüktür. Aynı sayının farklı tabanlardaki logaritmaları karşılaştırılırken ise tersine bir durum vardır: taban büyüdükçe aynı sayıya ulaşmak için daha küçük bir üs yeter.

Örnek

a=log210, b=log310 ve c=log510 sayıları verilsin.

Sayıları sıralayalım.

23=8<10<16=24, 32=9<10<27=33 ve 51=5<10<25=52 olduğundan a, 3 ile 4; b, 2 ile 3; c, 1 ile 2 arasındadır.

Sıralama c<b<a olur.

Logaritmalı eşitsizliklere giriş

Logaritma fonksiyonunun artan ya da azalan olması, eşitsizlik çözerken yönü belirler. Taban 1 den büyükse eşitsizliğin yönü korunur, taban 0 ile 1 arasındaysa yön değişir. Her durumda logaritması alınan ifadenin pozitif olması ayrıca istenir.

Örnek

log2x>3 ve log1/2x>3 eşitsizlikleri verilsin.

Çözüm kümelerini bulalım.

Birincide taban 1 den büyüktür: x>23=8.

İkincide taban 1 den küçüktür, yön değişir: x<18; pozitiflik koşuluyla çözüm 0<x<18 olur.

Logaritma fonksiyonunun tersi

Logaritmalı bir fonksiyonun tersi, y yalnız bırakılıp logaritma üslü biçime çevrilerek bulunur. Tersine, üstel bir fonksiyonun tersi logaritmalı bir fonksiyondur.

Örnek

f(x)=log3(x−1)+2 fonksiyonu verilsin.

Ters fonksiyonu bulalım.

y=log3(x−1)+2 ise y−2=log3(x−1), yani x−1=3y−2.

Değişkenler yer değiştirince f−1(x)=3x−2+1 olur.

Kontrol için f(4)=log33+2=3 ve f−1(3)=31+1=4 hesaplanabilir; fonksiyon ile tersi birbirini geri alır.

Kuralların önizlemesi

Logaritma üs almanın tersi olduğu için üs kuralları logaritmada yeni kurallara dönüşür. Çarpımın logaritması toplam, bölümün logaritması fark, kuvvetin logaritması ise çarpım olur:

Üs kuralıLogaritma kuralı
am·an=am+nloga(xy)=logax+logay
aman=am−nlogaxy=logax−logay
(am)n=amnlogaxn=nlogax

Bu kuralların ispatı, taban değiştirme formülü ve çok sayıda örnek Logaritma Kuralları ve Formülleri yazısında.

Basamak sayısı

Onluk logaritma, büyük bir sayının kaç basamaklı olduğunu hesaplamadan bulmayı sağlar. n basamaklı bir pozitif tam sayı 10n−1 ile 10n arasındadır; bu yüzden logaritmasının tam kısmı n−1 dir. Basamak sayısı, logaritmanın tam kısmının bir fazlasıdır.

Örnek

log2≈0,30103 olduğu biliniyor.

2100 sayısının kaç basamaklı olduğunu bulalım.

log2100=100log2≈30,103 olur.

Tam kısım 30 olduğundan sayı 31 basamaklıdır.

Uygulama: pH değeri

Kimyada bir çözeltinin asitliği pH ile ölçülür ve pH=−log[H+] formülüyle hesaplanır; burada [H+] hidrojen iyonu derişimidir. Derişim 10 kat artınca pH yalnızca 1 azalır; logaritma, çok geniş bir aralığa yayılan derişimleri 0 ile 14 arasındaki kullanışlı bir ölçeğe sıkıştırır.

Örnek

Bir çözeltide [H+]=10−3 mol bölü litre olsun.

pH değerini ve derişim 10 katına çıkarsa yeni pH değerini bulalım.

pH=−log10−3=3 olur.

Derişim 10−2 olursa pH=2 olur; pH 1 azalmıştır.

Uygulama: katlanarak büyüme

Her adımda sabit bir katla büyüyen bir niceliğin belirli bir değere kaç adımda ulaşacağı logaritma ile bulunur. Bakteri üremesi, bileşik faiz ve bilgisayar biliminde ikili arama bu türden sorulardır.

Örnek

Bir bakteri kolonisi her saat iki katına çıkıyor.

Kolonin başlangıçtakinin 1024 katına kaç saatte ulaşacağını bulalım.

2t=1024 denklemi yazılır; t=log21024.

210=1024 olduğundan t=10 saat bulunur.

Aynı fikir ikili aramada da görülür: sıralı 1024 elemanlı bir listede her adımda aranan aralık yarıya indiği için en fazla 10 adımda sonuca ulaşılır. Logaritma, bu yüzden bilgisayar biliminde algoritmaların hızını ölçmede de temel bir araçtır.

Sınavda logaritma

Sınavda nasıl çıkar

İleri düzeyde (AYT) logaritma; değer hesaplama, tanım kümesi, iç içe logaritma, karşılaştırma, grafik ve ters fonksiyon biçiminde karşına çıkabilir.

Logaritma kuralları ve logaritmalı denklemler bu konunun devamıdır ve sık sorulur.

Logaritma sorusuna başlarken önce tanım koşullarını yaz, sonra ifadeyi üslü biçime çevir. Değer hesaplarında sayıyı tabanın kuvveti olarak yazmak, karşılaştırma sorularında ise değerleri iki ardışık tam sayı arasına yerleştirmek çoğu zaman yeterlidir.

Sık yapılan hatalar

HataDoğrusu
log28=4 sanmak23=8, değer 3
Negatif sayının logaritmasını almakSayı pozitif olmalı
Tabanı 1 almakTaban 1 den farklı olmalı
Tanım kümesinde tabanı unutmakTaban da koşul verir
0<a<1 iken eşitsizlik yönünü korumakYön değişir
log0=0 yazmaklog0 tanımsızdır

Hataların çoğu logaritmanın bir üs olduğunu unutmaktan doğar. Şüpheye düştüğünde ifadeyi ax=b biçimine çevirip denetlemek doğru sonucu hemen gösterir.

Hap bilgi özeti

  1. Logaritma bir üstür.

    logab sorusu, a nın kaçıncı kuvvetinin b ettiğini sorar.

Sık sorulanlar

Logaritma nedir?

Bir sayının belirli bir tabanın kaçıncı kuvveti olduğunu söyleyen işlemdir. log2 8 eşittir 3 çünkü 2 nin küpü 8 dir.

Logaritmada taban neden 1 olamaz?

1 in her kuvveti 1 olduğu için 1 tabanıyla başka bir sayıya ulaşılamaz. Bu yüzden taban pozitif ve 1 den farklı olmalıdır.

Negatif sayının logaritması alınır mı?

Hayır. Pozitif bir tabanın her kuvveti pozitif olduğu için logaritması alınan sayı pozitif olmalıdır.

log ve ln arasındaki fark nedir?

log onluk logaritmadır, tabanı 10 dur. ln doğal logaritmadır, tabanı yaklaşık 2.718 olan e sayısıdır.

Logaritma fonksiyonunun grafiği hangi noktadan geçer?

Her tabanda logaritma grafiği (1, 0) noktasından geçer; çünkü her tabanın sıfırıncı kuvveti 1 dir.

Bir sayının basamak sayısı logaritma ile nasıl bulunur?

Sayının onluk logaritmasının tam kısmına 1 eklenir. Örneğin 2 üzeri 100 sayısı 31 basamaklıdır.

log 1000 kaçtır?

10 un küpü 1000 olduğu için log 1000 eşittir 3 tür. Onluk logaritmada 10 un kuvvetlerinin logaritması doğrudan üs olarak okunur.

Logaritma fonksiyonu artan mıdır?

Taban 1 den büyükse artan, taban 0 ile 1 arasındaysa azalandır. Bu durum logaritmalı eşitsizliklerde yönün korunup korunmayacağını belirler.

Kontrol listesi

0 / 10 tamamlandı

Bunlar da ilgini çekebilir

Bu yazıyı paylaş

WhatsAppX
✕