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Álgebra Universitária

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  • Converter de forma logarítmica para forma exponencial.
  • Converter de forma exponencial para forma logarítmica.

A fim de analisar a magnitude dos terramotos ou comparar as magnitudes de dois terramotos diferentes, precisamos de ser capazes de converter entre a forma logarítmica e exponencial. Por exemplo, suponha que a quantidade de energia libertada por um terramoto foi 500 vezes maior do que a quantidade de energia libertada por outro. Queremos calcular a diferença de magnitude. A equação que representa este problema é {10}^{x}=500 onde x representa a diferença de magnitudes na Escala Richter. Como resolveríamos para x?

p> Ainda não aprendemos um método de resolução algébrica de equações exponenciais. Nenhuma das ferramentas algébricas discutidas até agora é suficiente para resolver {10}^{x}=500. Sabemos que {10}^{2}=100 e {10}^{3}=1000, pelo que é evidente que x deve ter algum valor entre 2 e 3, uma vez que y={10}^{x} está a aumentar. Podemos examinar um gráfico para melhor estimar a solução.

Gráfico das intersecções das equações y=10^x e y=500.

Estimando a partir de um gráfico, no entanto, é impreciso. Para encontrar uma solução algébrica, temos de introduzir uma nova função. Observar que o gráfico acima passa no teste da linha horizontal. A função exponencial y={b}^{x} é um-para-um, pelo que o seu inverso, x={b}^{y} é também uma função. Como é o caso de todas as funções inversas, simplesmente trocamos x e y e resolvemos por y para encontrar a função inversa. Para representar y como uma função de x, utilizamos uma função logarítmica da forma y={\mathrm{log}}_{b}{esquerda(x) direita}. O logaritmo base b de um número é o expoente pelo qual devemos elevar b para obter esse número.

Lemos uma expressão logarítmica como, “O logaritmo com base b de x é igual a y”, ou, simplificado, “logaritmo base b de x é y”. Podemos também dizer, “b elevado ao poder de y é x”, porque os logaritmos são expoentes. Por exemplo, a base 2 logaritmo de 32 é 5, porque 5 é o expoente que temos de aplicar a 2 para obter 32. Uma vez que {2}^{5}=32, podemos escrever {\mathrm{log}}_{2}32=5. Lemos isto como “log base 2 de 32 é 5″.”

Podemos expressar a relação entre a forma logarítmica e a sua forma exponencial correspondente da seguinte forma:

{\mathrm{log}}_{b}{esquerda(x=direita)=y\ seta de esquerda-direita {b}^{y}=x,{\b>0,b\ne 1

p>Nota que a base b é sempre positiva.

Pense b ao y igual a x.

Porque um logaritmo é uma função, está mais correctamente escrito como {\mathrm{log}_{b}{esquerda(x=direita) usando parênteses para denotar a avaliação da função tal como nós o faríamos com f=esquerda(x=direita). Contudo, quando a entrada é uma única variável ou número, é comum ver os parênteses descartados e a expressão escrita sem parênteses como {\i1}_{b}x. Note-se que muitas calculadoras requerem parênteses em torno do x.

Podemos ilustrar a notação de logaritmos da seguinte forma:

logb (c) = a significa b para a potência A igual a C.

Notem que ao comparar a função logaritmo e a função exponencial, a entrada e a saída são trocadas. Isto significa y={\mathrm{log}}_{b}{esquerda(x\direita) e y={b}^{x} são funções inversas.

A Nota Geral: Definição da Função Logarítmica

Uma base logarítmica b de um número positivo x satisfaz a seguinte definição:

Para x>0,b>0,b\ne 1,

y={\mathrm{log}}_{b}{esquerda(x=direita){ é igual a }{b}^{y}=x, onde

  • lemos {\mathrm{log}}_{b}{esquerda(x)direita} como, “o logaritmo com base b de x” ou o “log base b de x”.”
  • o logaritmo y é o expoente ao qual b deve ser elevado para obter x.
  • se não for indicada nenhuma base b, assume-se que a base do logaritmo é 10.

também, uma vez que as funções logarítmica e exponencial mudam os valores x e y, o domínio e o alcance da função exponencial são trocados pela função logarítmica. Portanto,

  • o domínio da função logarítmica com base b { is}left(0,infty { is}lefty}.
  • o intervalo da função logarítmica com base b { is}left(-infty ,infty {infty}right).

Q & A

Podemos tomar o logaritmo de um número negativo?

Não. Porque a base de uma função exponencial é sempre positiva, nenhuma potência dessa base pode ser negativa. Nunca podemos tomar o logaritmo de um número negativo. Também, não podemos tomar o logaritmo de zero. As calculadoras podem produzir um logaritmo de um número negativo quando em modo complexo, mas o logaritmo de um número negativo não é um número real.

Como fazer: Dada uma equação em forma logarítmica {\mathrm{log}}_{b}{esquerda(x\direita)=y, convertê-la para forma exponencial

  1. Examinar a equação y={\mathrm{log}}_{b}x e identificar b, y, e x.
  2. Reescrever {\mathrm{log}}_{b}x=y como {b}^{y}=x.

Exemplo: Conversão do formulário logarítmico para o formulário exponencial

Escrever as seguintes equações logarítmicas em forma exponencial.

  1. {\mathrm{log}}_{6}esquerda(sqrt{6}{6}direita)=frac{1}{2}
  2. li>{\mathrm{log}_{3}{3}esquerda(9}direita)=2

Mostrar Solução

Primeiro, identificar os valores de b, y, e x. Depois, escrever a equação na forma {b}^{y}=x.

  1. {\mathrm{log}}_{6}esquerda(sqrt{6}{6}direita)=frac{1}{2} Aqui, b=6,y=\frac{1}{2},{2},{e x=\sqrt{6}. Por conseguinte, a equação {\i1}{\i1}{\i1}{\i1}{\i1}{\i1}}{\i1}}{\i1}}{\i1}{\i1}{\i1}{\i1}{\i1}{\i}{\i1}{\i1}{\i1}}_{\i1}esquerda(6}{\i}{\i}{\i}_{\i1}{\i1}{\i1}}_esquerda(6}direita)=frac{\i} =2 Aqui, b = 3, y = 2, e x = 9. Portanto, a equação {\mathrm{log}}_{3}{3}esquerda(9\direita)=2 é igual a {3}^{2}=9.

Try It

Escreve as seguintes equações logarítmicas de forma exponencial.

  1. {\mathrm{log}}_{10}{esquerda(1.000),000\direita)=6
  2. >{\mathrm{log}}_{5}esquerda(25\direita)=2/ol>

    Show Solution

    1. {\mathrm{log}_{10}{10}{esquerda(1,000,000\right)=6 é igual a {10}^{6}=1,000,000
    2. {\mathrm{log}}_{5}{5}esquerda(25\direita)=2 é igual a {5}^{2}=25

Converter de forma exponencial para logarítmica

Para converter de forma exponencial para logarítmica, seguimos os mesmos passos no sentido inverso. Identificamos a base b, exponencial x, e a saída y. Depois escrevemos x={\mathrm{log}}_{b}{esquerda(y\direita).

Exemplo: Conversão do formulário exponencial para o formulário logarítmico

Escrever as seguintes equações exponenciais em forma logarítmica.

  1. {2}^{3}=8
  2. {5}^{2}=25
  3. {10}^{-4}==frac{1}{10,000}
Mostrar Solução

P>Primeiro, identificar os valores de b, y, e x. Depois, escreva a equação na forma x={\mathrm{log}}_{b}{esquerda(y\direita).

  1. {2}^{3}=8 Aqui, b = 2, x = 3, e y = 8. Portanto, a equação {2}^{3}=8 é igual a {\mathrm{log}}_{2}{2}{esquerda(8\direita)=3.
  2. {5}^{2}=25 Aqui, b = 5, x = 2, e y = 25. Portanto, a equação {5}^{2}=25 é igual a {\mathrm{log}}_{5}{5}{esquerda(25\direita)=2.
  3. {10}^{-4}=\frac{1}{10.000} Aqui, b = 10, x = -4, e y=\frac{1}{10.000}. Portanto, a equação {10}^{-4}==frac{1}{10.000} é igual a {\i1}{10}{log}_{10}{10}{esquerda(\i}{1}frac{10.000}{direita)=-4.

Try It

Escreve as seguintes equações exponenciais em forma logarítmica.

  1. {3}^{2}=9
  2. {5}^{3}=125
  3. {2}^{-1}==frac{1}{2}
Show Solution

  1. {3}^{2}=9 é igual a {\mathrm{log}_{3}{3}esquerda(9}direita)=2
  2. {5}^{3}=125 é igual a {\mathrm{log}_{5}{5}esquerda(125}direita)=3

  3. {2}^{-1}=frac{1}{2} é igual a {\i1}{\i1}{2}esquerda(1}frac{2}{2}direita)=-1

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