Logaritmik Denklemler Nasıl Çözülür?
AYT10 dakikalık okuma görüntülenme
Logaritmik denklemlerde bilinmeyen bir logaritmanın içinde ya da tabanında bulunur. Bu denklemler logaritmanın tanımı ve kurallarıyla üslü ya da cebirsel denklemlere çevrilerek çözülür, ama her kökün tanım koşullarını sağlayıp sağlamadığı ayrıca kontrol edilir. Bu yazıda tanım koşulunun önemini, tanıma dönüşü, iki tarafı eşit logaritma olan denklemleri, kurallarla birleştirmeyi, değişken değiştirmeyi, tabanı bilinmeyen denklemleri, logaritma ile çözülen üstel denklemleri, logaritmalı eşitsizlikleri ve büyüme ile azalma problemlerini çözümlü örneklerle ele alıyoruz.
Logaritmik denklem nedir?
Bu yazıyı daha rahat anlamak için logaritmanın tanımını ve logaritma kurallarını biliyor olman yeterli.
Temel bilgiler için Logaritma Konu Anlatımı ve Logaritma Kuralları ve Formülleri yazılarına göz at.
Bilinmeyeni bir logaritmanın içinde ya da tabanında bulunan denklemlere logaritmik denklem denir. ya da birer logaritmik denklemdir. Bu denklemler, logaritma üslü biçime çevrilerek ya da kurallarla tek bir logaritmada toplanarak çözülür.
Kapaktaki öğrenci hızla yükselen basamakların üzerinde kırmızı bir iple belirli bir seviyeyi işaretliyor. Logaritmik denklem de aynı soruyu sorar: katlanarak büyüyen bir nicelik tam olarak hangi adımda istenen seviyeye ulaşır?
Önce tanım koşulu
Logaritmik denklemlerin en önemli adımı çözümün başında yapılır: logaritması alınan her ifade pozitif, her taban pozitif ve den farklı olmalıdır. Bu koşullar denklemin tanım kümesini belirler.
Cebirsel işlemler sırasında tanım kümesi genişleyebilir; örneğin iki logaritma çarpım kuralıyla birleştirildiğinde tek tek negatif olan iki ifadenin çarpımı pozitif olabilir. Bu yüzden bulunan her kök, başta yazılan koşullarla karşılaştırılmalıdır.
Kökü bulduktan sonra tanım koşulunda dene.
Koşulu sağlamayan kök, cebirsel olarak doğru görünse de çözüm değildir.
Tanıma dönüş
Denklem biçimindeyse tanım doğrudan uygulanır: . Bu en temel yöntemdir ve diğer yöntemlerin çoğu sonunda bu biçime ulaşır.
denklemi verilsin.
Denklemi çözelim.
Tanım koşulu: . Tanımdan olur.
bulunur; olduğundan çözüm geçerlidir.
denklemi verilsin.
Denklemi çözelim.
Taban dur: , yani .
ya da ; ikisinde de olduğundan iki kök de çözümdür.
İki tarafta eşit tabanlı logaritma
Denklem biçimindeyse logaritma fonksiyonu birebir olduğu için içler eşitlenir: . Ancak bulunan kök hem i hem i pozitif yapmalıdır.
denklemi verilsin.
Denklemi çözelim.
İçler eşitlenir: , yani .
ve olduğundan çözümdür.
denklemi verilsin.
Denklemi çözelim.
, yani ve olur.
için , için olduğundan iki kök de atılır; denklemin çözümü yoktur.
Kare içeren logaritma
Logaritmanın içinde bir kare varsa, ifadenin pozitif olması için karesi alınan ifadenin sıfırdan farklı olması yeter. Bu yüzden karenin logaritması ile logaritmanın iki katı farklı çözüm kümeleri verebilir.
ve denklemleri verilsin.
İki denklemi çözüp karşılaştıralım.
Birincide koşul dir: , yani ya da ; iki kök de çözümdür.
İkincide koşul dir: , yani tek çözümdür.
İç içe logaritmalar
İç içe logaritmalar dıştan içe doğru çözülür. Her adımda tanım uygulanır ve bir önceki logaritmanın değeri bulunur; en sonda bilinmeyene ulaşılır.
denklemi verilsin.
Denklemi çözelim.
En dıştaki logaritma: . Ortadaki: .
En içteki: bulunur.
Kurallarla birleştirme
Aynı tabanlı birden fazla logaritma varsa çarpım ve bölüm kurallarıyla tek bir logaritmada toplanır. Sonra tanıma dönülür ve cebirsel denklem çözülür.
denklemi verilsin.
Denklemi çözelim.
Tanım koşulu: . Çarpım kuralıyla , yani ve .
koşulu sağlamaz; çözüm tür.
denklemi verilsin.
Denklemi çözelim.
Tanım koşulu: . Bölüm kuralıyla olur.
, yani bulunur ve koşulu sağlar.
Katsayılı logaritmalar
Logaritmanın önünde katsayı varsa kuvvet kuralıyla üsse taşınır. Böylece her iki taraf da katsayısız tek bir logaritmaya indirilir.
denklemi verilsin.
Denklemi çözelim.
Tanım koşulu: . Kuvvet kuralıyla , yani ve .
koşulu sağlamaz; çözüm tür.
Katsayıyı üsse taşırken tanım kümesini değiştirmek.
Denklemdeki yalnızca için tanımlıdır, ama her için tanımlıdır. Bu yüzden kökü ikinci biçimde denklemi sağlar gibi görünür; asıl denklemin koşulu olduğu için atılmalıdır.
Farklı tabanları eşitlemek
Denklemde farklı tabanlı logaritmalar varsa, tabanın kuvveti kuralı ya da taban değiştirme formülüyle hepsi aynı tabana getirilir. Tabanlar aynı asal sayının kuvvetleriyse en küçük taban seçilir.
denklemi verilsin.
Denklemi çözelim.
Tanım koşulu: . olduğundan , yani .
; atılır, çözüm dir.
Değişken değiştirme
Denklemde aynı logaritmanın hem karesi hem kendisi varsa, logaritma yeni bir değişkenle gösterilir. Denklem ikinci dereceden olur ve bulunan her kök ayrı bir logaritma denklemi verir.
denklemi verilsin.
Denklemi çözelim.
yazılırsa , yani .
için , için bulunur.
denklemi verilsin.
Denklemi çözelim.
olduğundan olur; buradan ve .
için , için bulunur.
Tabanda bilinmeyen
Bilinmeyen tabandaysa denklem yine üslü biçime çevrilir. Bu kez tabanın pozitif ve den farklı olma koşulu kontrol edilir.
ve denklemleri verilsin.
Denklemleri çözelim.
Birincide , yani ; taban pozitif olmalı, çözüm tür.
İkincide , yani ; taban pozitif olmalı, ve bulunur.
Taban ve sayıda bilinmeyen
Bilinmeyen hem tabanda hem de logaritması alınan ifadede bulunabilir. Tanım uygulanınca cebirsel bir denklem elde edilir; köklerden tabanı pozitif ve den farklı yapan ve içteki ifadeyi pozitif yapanlar alınır.
denklemi verilsin.
Denklemi çözelim.
Tanımdan , yani ve .
taban olamaz; için taban , içteki ifade olur ve çözüm geçerlidir.
Kökler toplamı ve çarpımı
Değişken değiştirmeyle çözülen denklemlerde kökler toplamı ya da çarpımı sorulabilir. Yardımcı değişkenin kökleri toplanırken asıl köklerin çarpımı ortaya çıkar; çünkü logaritmaların toplamı çarpımın logaritmasıdır.
denklemi verilsin.
Köklerin toplamını ve çarpımını bulalım.
yazılırsa ; ve bulunur.
Kökler toplamı , çarpımı dir; çarpım olarak da yazılabilir.
Üslü ve logaritmalı birlikte
Bazı denklemlerde bilinmeyen hem tabanda hem üste logaritma olarak bulunur. Bu durumda iki tarafın logaritması alınır ve denklem logaritmaya göre ikinci dereceden bir denkleme dönüşür.
denklemi verilsin.
Denklemi çözelim.
İki tarafın onluk logaritması alınır: . yazılırsa , yani .
için , için bulunur; iki değer de pozitif olduğundan ikisi de çözümdür.
Logaritmalı denklem sistemleri
İki bilinmeyenli logaritmalı denklem sistemlerinde logaritmalar birer yeni değişken gibi düşünülür. Böylece sistem doğrusal bir sisteme dönüşür; bulunan logaritma değerlerinden sayılara tanım yoluyla geçilir.
ve sistemi verilsin.
Sistemi çözelim.
ve yazılırsa ve olur; buradan ve .
ve bulunur; ikisi de pozitif olduğundan çözüm geçerlidir.
Üstel denklemler ve logaritma
Bilinmeyeni üste olan denklemlerde iki taraf aynı tabana getirilemiyorsa logaritma alınır. Böylece üs, kuvvet kuralıyla logaritmanın önüne iner ve doğrusal bir denklem kalır.
ve denklemleri verilsin.
Denklemleri çözelim.
Birincinin çözümü doğrudan olur.
İkincide iki tarafın doğal logaritması alınır: , buradan , yaklaşık olur.
Sabit çarpanlı üstel denklem
Üssünde sabit bir ekleme bulunan denklemlerde önce üs kuralıyla sabit çarpan ayrılır. Sonra kalan kuvvet yalnız bırakılır ve logaritma alınır.
denklemi verilsin.
Denklemi çözelim.
, yani olur.
Çözüm olur; olduğundan , ile arasındadır.
Aynı tabana getirme
Üstel denklemde iki taraf aynı tabanın kuvveti olarak yazılabiliyorsa logaritmaya gerek kalmaz; üsler eşitlenir. Üsler içinde aynı kuvvetin farklı katları varsa değişken değiştirme uygulanır.
denklemi verilsin.
Denklemi çözelim.
olur.
, yani bulunur.
denklemi verilsin.
Denklemi çözelim.
yazılırsa olur ve , yani .
için , için bulunur.
Grafikle çözüm
Cebirsel olarak çözülemeyen bazı denklemlerin çözümü grafikle bulunur ya da sayılır. İki tarafın grafikleri çizilir; kesişim noktalarının apsisleri denklemin çözümleridir.
Grafikte artan logaritma eğrisi ile azalan doğru yalnızca bir kez kesişir; bu nokta dir. Gerçekten olur. Biri artan diğeri azalan iki fonksiyonun en fazla bir kez kesişmesi, çözümün tek olduğunu da gösterir.
Logaritmalı eşitsizlikler
Logaritmalı eşitsizliklerde iki kural birlikte uygulanır: tanım koşulu yazılır ve taban den büyükse yön korunur, ile arasındaysa yön değişir. Çözüm kümesi bu iki koşulun kesişimidir.
eşitsizliği verilsin.
Çözüm kümesini bulalım.
Tanım koşulu ; taban den büyük olduğundan , yani .
Çözüm kümesi aralığıdır.
eşitsizliği verilsin.
Çözüm kümesini bulalım.
Taban den küçük olduğundan yön değişir: .
Tanım koşuluyla birlikte çözüm kümesi aralığıdır.
Kurallı eşitsizlik
Birden fazla logaritma içeren eşitsizlikler, denklemlerde olduğu gibi önce tek bir logaritmada birleştirilir. Tanım koşulu, birleştirmeden önceki ifadelere göre yazılmalıdır.
eşitsizliği verilsin.
Çözüm kümesini bulalım.
Tanım koşulu . Birleştirince , yani ve , buradan .
Tanım koşuluyla kesişim alınınca çözüm kümesi aralığı olur.
Uygulama: bileşik faiz
Bileşik faizde para her dönem aynı oranda büyür; paranın belirli bir tutara ulaşması için gereken süre logaritma ile bulunur. Süre tam sayı olmak zorundaysa bulunan değer yukarı yuvarlanır.
TL yıllık yüzde bileşik faizle yatırılıyor.
Paranın ilk kez TL yi geçtiği yılı bulalım.
olmalı, yani ve olur.
Bu oran yaklaşık olduğundan para yıl sonunda iki katını geçer.
Faiz hesaplarının ayrıntısı için Faiz Problemleri Nasıl Çözülür? yazısına bakabilirsin.
Uygulama: nüfus artışı
Sabit sürelerde iki katına çıkan bir niceliğin belirli bir değere ulaşma zamanı da logaritmik bir denklemle bulunur.
Bir bakteri kolonisinin sayısı ile veriliyor; saat cinsindendir.
Koloninin bakteriye ulaştığı zamanı bulalım.
ise olur.
, yani saat bulunur.
Uygulama: yarılanma süresi
Radyoaktif maddeler sabit bir sürede yarıya iner; bu süreye yarılanma süresi denir. Kalan miktarın belirli bir değere inme zamanı, tabanı olan bir üstel denklemle bulunur.
Yarılanma süresi yıl olan bir maddeden gram var; yıl sonra kalan miktar gramdır.
Madde grama kaç yılda iner?
ise olur.
, yani yıl bulunur.
Yöntem seçimi
Denklemin görünüşü hangi yöntemin kullanılacağını söyler. Aşağıdaki tablo en sık karşılaşılan biçimleri ve ilk adımı özetler:
| Denklemin biçimi | İlk adım |
|---|---|
| Tanıma dön: | |
| İçleri eşitle | |
| Birden fazla logaritma | Kurallarla birleştir |
| Farklı tabanlar | Aynı tabana getir |
| Logaritmanın karesi | Değişken değiştir |
| , ortak taban yok | Logaritma al |
Hangi yöntem seçilirse seçilsin son adım aynıdır: bulunan kökler tanım koşulunda denenir. Birden fazla yöntem gerekiyorsa sıra genellikle aynıdır: önce tabanlar eşitlenir, sonra logaritmalar birleştirilir, en sonda tanıma dönülür.
Sınavda logaritmik denklemler
İleri düzeyde (AYT) logaritmik denklemler; kökler toplamı, çözüm kümesi, değişken değiştirme, tabanı bilinmeyen denklemler ve eşitsizlikler biçiminde karşına çıkabilir.
Bileşik faiz ve büyüme problemleri de bu yöntemlerle çözülür.
Kökler toplamı ya da çarpımı sorulduğunda, tanım koşulunu sağlamayan kökler hesaba katılmaz. Bu yüzden ikinci dereceden denklemin katsayılarından doğrudan toplam yazmak yerine kökleri tek tek bulup denemek daha güvenlidir.
Sık yapılan hatalar
| Hata | Doğrusu |
|---|---|
| Kökleri tanım koşulunda denememek | Her kök denenir |
| yazmak | Toplamın logaritması açılmaz |
| yerine yazıp koşulu genişletmek | Asıl denklemin koşulu geçerli |
| Tabanda negatif kökü kabul etmek | Taban pozitif ve den farklı |
| Tabanı den küçük eşitsizlikte yönü korumak | Yön değişir |
| Faiz süresini aşağı yuvarlamak | Tam dönem için yukarı yuvarlanır |
Logaritmik denklemlerdeki hataların neredeyse tamamı tanım kümesiyle ilgilidir. Çözüme başlarken koşulları yazmak ve sonunda her kökü bu koşullarla karşılaştırmak bu hataları önler.
Hap bilgi özeti
Kökü bulduktan sonra tanım koşulunda dene.
Koşulu sağlamayan kök, cebirsel olarak doğru görünse de çözüm değildir.
Sık sorulanlar
Logaritmik denklem nedir?
Bilinmeyenin bir logaritmanın içinde ya da tabanında bulunduğu denklemdir. Örneğin log3(2x + 1) eşittir 2 bir logaritmik denklemdir.
Logaritmik denklemde kökler neden kontrol edilir?
Kurallarla birleştirme sırasında tanım kümesi genişleyebilir. Bulunan kök logaritması alınan ifadeyi negatif ya da sıfır yapıyorsa çözüm değildir.
İki tarafı logaritma olan denklem nasıl çözülür?
Tabanlar aynıysa içler eşitlenir. Bulunan kök iki taraftaki ifadeyi de pozitif yapmalıdır.
Üstel denklem logaritma ile nasıl çözülür?
İki tarafın logaritması alınır ve üs, kuvvet kuralıyla logaritmanın önüne indirilir. Örneğin 5 üzeri x eşittir 3 ise x eşittir log5 3 tür.
Logaritmalı eşitsizlikte yön ne zaman değişir?
Taban 0 ile 1 arasındaysa logaritma azalan olduğu için eşitsizliğin yönü değişir. Taban 1 den büyükse yön korunur.
Para kaç yılda iki katına çıkar?
Yıllık yüzde 10 bileşik faizde log 2 nin log 1.1 e bölümü yaklaşık 7.27 olduğundan para 8 yıl sonunda iki katını geçer.
Logaritmik denklemin çözümü olmayabilir mi?
Evet. Bulunan bütün kökler tanım koşulunu sağlamıyorsa denklemin çözüm kümesi boştur. Bu yüzden kökler her zaman asıl denklemde denenir.
Kontrol listesi
0 / 10 tamamlandı
Tebrikler, bu konunun kontrol listesini tamamladın.
Bunlar da ilgini çekebilir


