• Intro Potenzen, Wurzeln, Logarithmen
      \(1+1\)
      Datum Sep 28, 2026
      orca_pwl_intro_
      Intro Potenzen, Wurzeln, Logarithmen
      3
      0

      Logarithmen

      Es können zwei verschiedene Typen von Gleichungen mit Potenzen auftreten:
      • Gesucht ist das x∈ℝ, für das gilt: x3 =125. Die Lösung ist dann x=1253=5.
        Das Wurzelzeichen macht also das Potenzieren rückgängig. Es gilt daher x3 3=x für alle x∈ℝ ,x≥0
      • Gesucht ist das c∈ℝ, für das gilt: 5c =125. Die Lösung ist dann c=3. Das ist der für die Zahl 5 benötigte Exponent, um das Ergebnis 125 zu erhalten. Für diesen Zusammenhang führt man den Namen Logarithmus zur Basis 5 ein:
        5c =125 hat die Lösung c= log5 (125)=3
        Das Logarithmieren macht das Potenzieren auf andere Weise als das Wurzelziehen rückgängig. Es gilt für alle c∈ℝ: log5 ( 5c )=z
      Info 8
      Seien a und b reelle Zahlen, also a,b∈ℝ mit a,b>0 und a≠1. Eine Zahl c∈ℝ, für die
      ac =b

      gilt, nennt man den Logarithmus von b zur Basis a und schreibt
      c= loga (b)

      Den konkreten Zahlenwert eines Logarithmus erhält man durch Benutzen eines Taschenrechners oder (in sehr einfachen Fällen) kann man ihn auch erraten bzw. durch Ausprobieren ermitteln:
      Damit 5x =125 sein soll, muss x=3 gelten, denn 53 =125.
      Man schreibt also: x= log5 (125)=3.
      Aufgabe 18
      Versuchen Sie, die folgenden Aufgaben ohne Taschenrechner zu lösen:
      log3 (27)=

      Kontrolle
      Lösung anzeigen
      [Ausblenden]

      log3 (27)=3

      denn 31 =3, 32 =3·3=9, 33 =3· 32 =3·9=27
      log4 (64)=

      Kontrolle
      Lösung anzeigen
      [Ausblenden]

      log4 (64)=3

      denn 41 =4, 42 =4·4=16, 43 =4· 42 =4·16=64
      log2 (64)=

      Kontrolle
      Lösung anzeigen
      [Ausblenden]

      log2 (64)=6

      denn 22 =2·2=4, 23 =2· 22 =2·4=8, 24 =2· 23 =2·8=16, 25 =2·16=32, 26 =2·32=64
      \(1+1\)
      Datum Sep 28, 2026
      orca_pwl_intro_
      Intro Potenzen, Wurzeln, Logarithmen
      3
      0
      Das Ermitteln des Logarithmus ist allerdings nicht immer so einfach im Kopf möglich. Betrachten wir die Funktion
      f:ℝ→ℝ mit f(x)= 5x
      3_kv_plot_log_erklaeren.png
      Wie man an dem gezeigten Ausschnitt aus dem Funktionsgraphen ablesen kann, findet man den Logarithmus zur Basis 5 vom Wert 125, indem man bei y=125 einen waagerechten Strich einzeichnet, der den Funktionsgraphen von 5x schneidet. An diesem Schnittpunkt liest man den dazugehörigen x-Wert ab. Wie wir auch schon durch Kopfrechnen ermittelt haben, beträgt log5 (125)=3.
      Es liegt anschaulich nahe, dass es zu jedem y>0 auch ein x gibt mit 5x =y. Ferner ist anschaulich klar, dass verschiedene y auch immer verschiedene Logarithmen besitzen. In den meisten dieser Fällen wird der Logarithmus allerdings nicht ganzzahlig sein und ist daher auch nicht so leicht durch Kopfrechnen und Ausprobieren zu ermitteln.
      Sucht man beispielsweise den log5 (100), so liegt der graphisch ermittelte x-Wert bei etwa 2,85.
      Man kann diesen Wert näherungsweise mithilfe eines Taschenrechners bestimmen. Am einfachsten ist dies, wenn der Taschenrechner es erlaubt, Logarithmen zu beliebigen Basen einzugeben. (Falls dies nicht möglich ist, kann man den Wert mithilfe des Zehnerlogarithmus berechnen, wie später gezeigt wird.)
      Im Allgemeinen sind Logarithmen irrationale Zahlen mit unendlich vielen Dezimalstellen. Der Taschenrechner gibt dafür einen Näherungswert an.
      Beispiel: Der Taschenrechner liefert den Wert log5 (100)≈2,8613531161467867, der eine Näherung der reellen Zahl x mit der Eigenschaft 5x =100 darstellt. Gibt man als Probe 52,8613531161467867 in den Taschenrechner ein, erhält man nicht genau die Zahl 100, sondern (je nachdem, wie genau ein Taschenrechner rechnet) beispielsweise 52,8613531161467867 ≈100,0000000000000963506.
      \(1+1\)
      Datum Sep 28, 2026
      orca_pwl_intro_
      Intro Potenzen, Wurzeln, Logarithmen
      3
      0
      Aber nicht nur ganzzahlige Werte können als Basis des Logarithmus verwendet werden.
      Info 9: Existenz und Eindeutigkeit von Logarithmen
      Die mathematische Theorie der reellen Zahlen garantiert,
      • dass die Gleichung ac =b für alle a,b∈ℝ+ mit a≠1 stets eine eindeutig bestimmte Zahl c= loga (b) als Lösung besitzt.
      • Aus a c1 = a c2 folgt c1 = c2 beziehungsweise
        falls loga ( b1 )= loga ( b2 ) gilt, gilt auch b1 = b2 .
        Das heißt, wenn man den Logarithmus einer Zahl kennt, ist die Zahl eindeutig festgelegt.
      Betrachten Sie beispielsweise folgende Funktion:
      f:ℝ→ℝ mit f(x)=2, 34x
      3_kv_plot_log_erklaeren_2.png
      Sucht man nun den Wert x, für den 2, 34x =10 gilt, so findet man ihn in der Skizze wieder, indem man auf der Höhe des Wertes y=10 eine waagerechte Linie einzeichnet, der den Funktionsgraphen schneidet, und am Schnittpunkt den Wert von x abliest. In Analogie zum vorhergehenden Beispiel nennt man diesen Wert x= log2,34 (10) (gesprochen: Logarithmus von 10 zur Basis 2,34).
      Auch für diesen Logarithmus liefert der Taschenrechner einen Näherungswert.
      Aufgabe 19
      Berechnen Sie mithilfe des Taschenrechners und runden Sie das Ergebnis auf drei Nachkommastellen.
      x= log2,34 (10)=
      Kontrolle
      Lösung anzeigen
      [Ausblenden]
      x= log2,34 (10)≈2,7084427…≈2,708
      \(1+1\)
      Datum Sep 28, 2026
      orca_pwl_intro_
      Intro Potenzen, Wurzeln, Logarithmen
      3
      0
      Um mit Logarithmen rechnen zu können, muss man ein paar Regeln kennen, die im folgenden ohne Herleitung aufgelistet werden. Mit ihrer Hilfe ist es auch möglich, Logarithmen in andere Basen umzurechnen, um ihren Wert auch mit einem Taschenrechner bestimmen zu können, der die Eingabe beliebiger Basen nicht zulässt.
      Info 10: Logarithmengesetze
      Für alle Basen a∈ℝ mit a>0, a≠1, alle Argumente x,y∈ℝ mit x,y>0 und alle Exponenten β∈ℝ gilt:

      loga (x·y) = loga (x)+ loga (y)       (L1) loga ( x y ) = loga (x)- loga (y)       (L2) loga ( xβ ) = β  loga (x)       (L3)

      \(1+1\)
      Datum Sep 28, 2026
      orca_pwl_intro_
      Intro Potenzen, Wurzeln, Logarithmen
      3
      0
      Es ist häufig hilfreich, Logarithmen auf andere Basen umzurechnen (beispielsweise, wenn ein Taschenrechner nur das Berechnen von Zehnerlogarithmen oder natürlichen Logarithmen, aber nicht die Berechnung von Logarithmen mit beliebigen Basen zulässt).
      Wir betrachten daher folgenden Logarithmus zu einer beliebigen Basis b∈ℝ+  \ {1}, y∈ℝ+ :
      x= logb (y)

      Dies ist gleichbedeutend mit
      bx =y

      Auf diese Gleichung kann man auf beiden Seiten den Zehnerlogarithmus anwenden und erhält:
      log10 ( bx )= log10 (y)

      Dies ist aufgrund der oben erwähnten Eindeutigkeit des Logarithmus äquivalent zur vorherigen Gleichung bx =y.
      Auf der linken Seite kann man jetzt das Logarithmengesetz (L3) anwenden:
      x· log10 (b)= log10 (y)

      Durch Dividieren gelangt man zum Ausdruck:
      x= log10 (y) log10 (b)

      Vergleicht man diesen Ausdruck mit der urspünglichen Gleichung x= logb (y), so erkennt man durch Vergleich, dass gilt:
      Info 11: Berechnung beliebiger Logarithmen durch Zehnerlogarithmen

      logb (y)= log10 (y) log10 (b)

      Anstatt für Zehnerlogarithmen kann man eine analoge Formel auch für Logarithmen zu beliebigen anderen Basen aufstellen. Dies hat jedoch in der Praxis wenig Relevanz.
      Aufgabe 20
      Benutzen Sie die oben angegebene Formel, um folgenden Logarithmus in einen Bruch aus zwei Zehnerlogarithmen umzurechnen. Berechnen Sie anschließend die Zehnerlogarithmen mithilfe Ihres Taschenrechners und runden Sie das Endergebnis auf drei Nachkommastellen.
      log3,57 (18,6)= log10 (
      )/ log10 (
      )=
      Kontrolle
      Lösung anzeigen
      [Ausblenden]
      log3,57 (18,6)= log10 (18,6) log10 (3,57) ≈ 1,269513 0,552668 ≈2,297
      Seite /
      \(1+1\)