logaritmos

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1. LOGARITMOS Professor Marcelo Renato 1.1. LOGARITMO (Definição) Sendo a e b números reais e positivos, com 1 a , chama-se “logaritmo de b na base a” o expoente c ao qual se deve elevar a base a de modo que a potência c a seja igual a b. b a c b log c a = = “Logaritmo” é o expoente ao qual devemos elevar a base “a” para resultar em “b”. Exemplo: Qual o valor de 16 log 2 ? Resolução: 4 16 log 2 2 16 2 x 16 log 2 4 x x 2 = = = = 1.2. PRINCIPAIS PROPRIEDADES OPERATÓRIAS Respeitadas as condições de existência de cada logaritmo: P 1 : a a a log b log c log (b.c) + = P 2 : a a a b log b log c log c = P 3 : n a a log b n log b = , b 0 > OBS: Uma das aplicações importantes de propriedades dos logaritmos é quando precisamos encontrar o valor de incógnita(s), presentes em expoentes, tais como o exemplo que segue: 5 2 x = , determine x sabendo que 30 , 0 2 log 10 . Exemplo: Calcule x em x 2 5 = . Resolução: Sabemos que, numa igualdade de números “positivos” B A = , podemos efetuar B log A log a a = , ou seja, podemos aplicar “logaritmos” em ambos os membros da equação, então... = 5 2 x 5 log 2 log 10 x 10 = No 1º membro, propriedade P 3 , teremos 2 log x 10 , No 2º membro, fazendo-se 5 = ( ) 2 10 ÷ , = 5 log 10 2 10 log 10 ( ) ) ) ) ( ) ) ) 2 P 10 10 2 log 10 log = Assim: 10 10 10 x log 2 log 10 log 2 = ( ) () ( ) = = 70 , 0 x 30 , 0 30 , 0 1 30 , 0 x 3 7 x = OBS: a log b a b = Prova: Fazendo-se a log b y a log b y a b a b = = = Exemplo: Calcule 3 log 2 81 . Resolução: ( ) 4 3 3 3 3 3 log 2 log 2 4 log 2 log 2 log 16 4 81 3 3 3 3 16 = = = = = OBS: c c log b log a a b = Verificação: ( ) c c c a c c c c c log a log b log b log b log a log a log b log a log a a b a b a b a b = = = =

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Logaritmos

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Page 1: Logaritmos

1. LOGARITMOS Professor Marcelo Renato

1.1. LOGARITMO (Definição)

Sendo a e b números reais e positivos, com 1a ≠ , chama-se “logaritmo de b na base a” o expoente c ao

qual se deve elevar a base a de modo que a potência ca seja igual a b. bacblog c

a =⇔=

“Logaritmo” é o expoente ao qual devemos elevar a base “a” para resultar em “b”.

Exemplo: Qual o valor de 16log 2 ?

Resolução: 416log22162x16log 24xx

2 =∴=⇒=⇒= 1.2. PRINCIPAIS PROPRIEDADES OPERATÓRIAS

Respeitadas as condições de existência de cada logaritmo:

P1: a a alog b log c log (b.c)+ =

P2: a a ablog b log c logc

− =

P3: na alog b n log b= ⋅ , b 0>

• OBS: Uma das aplicações importantes de propriedades dos logaritmos é quando precisamos

encontrar o valor de incógnita(s), presentes em expoentes, tais como o exemplo que segue: 52 x = , determine x sabendo que 30,02log10 ≅ .

• Exemplo: Calcule x em x2 5= .

Resolução: Sabemos que, numa igualdade de números “positivos” BA = , podemos efetuar BlogAlog aa = , ou seja, podemos aplicar “logaritmos” em ambos os membros da

equação, então...

⇒= 52 x 5log2log 10x

10 =

No 1º membro, propriedade P3, teremos 2logx 10⋅ , No 2º membro, fazendo-se 5 = ( )210 ÷ ,

=5log10 210log10 ( )

))) ())) 2P

1010 2log10log −=

Assim: 10 10 10x log 2 log 10 log 2⋅ = − ⇒ ( ) ( ) ( ) ⇒=⋅⇒−=⋅ 70,0x30,030,0130,0x37x =

• OBS: alog ba b=

Prova: Fazendo-se alog byalog b y a b a b= ⇒ = ⇒ =

Exemplo: Calcule 3log 281 .

Resolução: ( ) 433 3 3 3

log 2log 2 4 log 2 log 2 log 16481 3 3 3 3 16⋅= = = = =

• OBS: c clog b log aa b=

Verificação: ( )c

c c

a c c c cc

log alog b log blog b log a log a log b log alog aa b a b a b a b

= ⇒ = ⇒ = ⇒ =

Page 2: Logaritmos

Exemplo: Mostre que 5 5log 3 log 22 3=

Resolução:

2 22 2 2 2

2 2 2 2

log 5 log 5log 3 log 2 log 3 log 2log 5 log 5 log 5 log 52 3 2 3

= ⇒ =

2 2 2log 3 log 2 log 32 3 2 3= ⇒ =

Como alog ba b= , verificamos que a igualdade dada é verdadeira.

1.3. LOGARITMOS NEPERIANOS (NATURAIS)

É o sistema onde os logaritmos são de base “e”, onde “e” é a constante de EULLER )72,2e( ≅ . Indicaremos com xlog e , ou simplesmente ln x, ou ainda Ln x.

• Exemplo: (UFU-MG adaptada) Uma peça metálica foi aquecida até atingir a temperatura de 50ºC. A partir daí, a peça resfriará de forma que, após “t” minutos, a sua temperatura (°C) será igual a

( )t2,0e2030 ⋅−⋅+

Usando a aproximação 7,02Ln ≅ , em quantos minutos a peça atingirá a temperatura de 35º C.

a) 7 min. b) 6 min. c) 5 min. d) 4 min. e) 2,5 min. Resolução: 35e2030 t2,0 =⋅+ ⋅−

5e20 t2,0 =⋅ ⋅− ⇒ 0,2 t 5e20

− ⋅ = ⇒41e t2,0 =⋅− ⇒

((2t2,0 2e −⋅− =

(Aplicando Logaritmos em ambos os membros...) 0,2 t 2

e elog e log 2 0,2 t 2 Ln 2− ⋅ −= ⇒ − = − ⋅ ⇒ ( )7,0210

t22ln2t2,0 ⋅=⇒⋅=

⇒=⇒= 14t24,110

t2 min7t = . (Alternativa A).

1.4. MUDANÇA DE BASE

alogblogblog

cc

a =

Exemplo: Sabendo-se que 30,02log10 ≅ , calcule o valor de 32,0log 8,0 .

Resolução:

108log

10032log

8,0log32,0log

32,0log10

10

10

108,0 ==

10log8log100log32log

108log

10032log

1010

1010

10

10

−==

10log12log310log22log5

10log2log

10log2log

1010

10101

103

10

210

510

⋅−⋅

⋅−⋅=

−=

( )( )

510,050,0

190,0250,1

130,03230,05

=−−

=−−

=−⋅−⋅

= .

Page 3: Logaritmos

• OBS: nm

aamlog b log bn

= ⋅

Exemplo: Calcule 32log 512 .

Resolução: ( ) ( )59

32 229 9 9log 512 log 2 log 2 15 5 5

= = ⋅ = ⋅ = .

• Exemplo: (UERJ) Admita que, em um determinado lago, a cada 40 cm de profundidade, a

intensidade de luz é reduzida em 20%, de acordo com a equação

40h

0 8,0.II= na qual I é a intensidade da luz em uma profundidade h, em centímetros, e Io é a intensidade na superfície. Um nadador verificou, ao mergulhar nesse lago, que a intensidade da luz, em um ponto P, é de 32% daquela observada na superfície. A profundidade do ponto P, em metros, considerando log 2 = 0,3, equivale a:

a) 0,64. b) 1,8. c) 2,0. d) 3,2.

Resolução: 40h

0 8,0.II= ( )1..........

Na superfície ( )0h = a intensidade da luz é ( )0I ;

Assim, no ponto P: 0I10032I ⋅= ( )2.......... .

Fazendo-se ( ) ( )21 = : ⇒=⇒⋅=100328,0I

100328,0.I 40

h

040h

0 2

540h

3

102

102

=

.

(Aplicando Logaritmos em ambos os membros)...

=

2

5

1040h

3

10 102log

102log ( ) ( )2

105

10103

10 10log2log10log2log40h

−=−⋅

Efetuando os devidos cálculos: ( ) ( )10log22log510log2log340h

10101010 ⋅−⋅=−⋅⋅

( ) ( ) ⇒=⇒=⇒−=−⋅

15

40h

1,05,0

40h25,1190,0

40h cm200h = ⇒ h 2m= . (Alternativa C).

TESTES E QUESTÕES – TURMA MILITARES 1) (IME – RJ 2012) Se 10log 2 x= e 10log 3 y= , então 5log 18 vale

a) x 2y1 x+−

.

b) x y1 x+−

.

c) 2x y1 x++

.

d) x 2y1 x++

.

e) 3x 2y1 x+−

.

Page 4: Logaritmos

2) (ITA – SP 2014) A soma n4

1/2n 2

n 1 1/2

log 32

log 8 +=∑ é igual a

a) 89

.

b) 1415

.

c) 1516

.

d) 1718

.

e) 1.

3) (IME – RJ 2013) Considere a equação ( )23x 33log log x 1x+ = . A soma dos quadrados das soluções dessa

equação está contida no intervalo a) [ )0,5 .

b) [ )5,10 .

c) [ )10,15 .

d) [ )15,20 .

e) [ )20,∞ .

4) (ITA – SP 2014) Determine as soluções reais da equação em x, ( ) ( )3 4 104 4

100

log 16xlog x log x 3 0

log 16− − ⋅ = .

4) 1 1, e 644 16

.

5) (IME–RJ 2009) Seja log 5 m= , log 2 p= e 35

1562,5N 1252

= ⋅ . O valor de 5log N, em função de m e p é:

a) 75m 6p15m

+ .

b) 70m 6p15m

− .

c) 75m 6p15m

− .

d) 70m 6p15m

+ .

e) 70m 6p15p+ .

6) (ITA – SP 2011) Resolva a inequação em IR: ( )2

15

log x x 191164

− + <

.

7) (ITA – SP 2009 adaptada) Seja S o conjunto solução da inequação ( ) ( )3x 4x 9 log x 26x 0+− ⋅ − ≤ .

Determine o conjunto cS , ou seja, o complementar do conjunto S.

Page 5: Logaritmos

8) (IME – RJ 2011) O valor de y real positivo na equação ( ) ( )x xlog 5 log 75y 7y 0− = , onde x é um número real maior do que 1 é:

a) 70. b) 35. c) 1.

d) 135

.

e) 170

.

9) (ITA – SP 2008) Para x IR∈ , o conjunto solução de 3x 2x 1 x x5 5 4 5 5 1+− + ⋅ = − é

a) { }0,2 5,2 3± ± .

b) ( ){ }50,1,log 2 5+ .

c) 5 5 51 1 20, log 2, log 3,log2 2 2

⋅ ⋅ .

d) ( ) ( ) ( ){ }5 5 50,log 2 5 ,log 2 3 ,log 2 3+ + − .

e) A única solução é x 0= . 10) (IME – RJ 2008) Assinale a opção correspondente ao valor da soma das raízes reais da equação:

2

logx logx logxlog6x log3x cos x 0

1 1 log x

=

a) 1,0. b) π . c) 10,0. d) 11,0. e) 11,1.

RESPOSTAS:

1. A 2. D 3. C 4. 1 1, e 644 16

. 5. C 6. { }S x IR | x 2 ou x 3= ∈ < − > .

7. { }cS x IR | x 4 ou x 3 ou 0 x 26 ou x 9= ∈ ≤ − = − ≤ ≤ > .

8. D 9. D 10. E