Identitats logarítmiques

article de llista de Wikimedia

En matemàtiques, existeixen moltes identitats logarítmiques.

Identitats algebraiques

modifica

Amb operacions simples

modifica

Els logaritmes s'utilitzen normalment per simplificar les operacions. Per exemple, els logaritmes ens permeten resoldre un càlcul que inclou multiplicacions simplement amb sumes.

  donat que  
  donat que  
  donat que  
  donat que  
  donat que  

On  ,   i   nombres reals positius i  .

Sumes/Restes

modifica

Les següents sumes/restes són especialment útils en teoria de probabilitats quan es tracta d'una suma/resta de probabilitats logarítmiques:

 
 

En particular:

 
 

Identitats trivials

modifica
  donat que  
  donat que  

Fixem-nos que   no existeix perquè no hi ha cap nombre   tal que  . De fet, hi ha una asímptota vertical al gràfic de la funció   quan  .

Cancel·lant exponencials

modifica

Els logaritmes i exponencials (antilogaritmes) amb la mateixa base es cancel·len. Això és degut al fet que els logaritmes i els exponencials són operacions inverses (tal com passa amb la multiplicació i la divisió).

  donat que  
  donat que  

Canvi de base

modifica
 

Aquesta relació és necessària per trobar els valor d'un logaritme amb una calculadora. Per exemple, la majoria de calculadores tenen els botons ln i log10, però no log₂. Per trobar log₂(3), hem de calcular log10(3) / log10(2) (o ln(3)/ln(2), que té el mateix resultat).

Demostració

modifica
Tenim  .
I per tant  .
Si agafem   als dos membres:  
Simplificant i resolent:  
 
Donat que  , llavors  

Conseqüències

modifica

Aquesta fórmula té unes quantes conseqüències:

 
 
 
 


 

On   és qualsevol permutació de les bases 1, ..., n. Per exemple

 

Identitats de càlcul

modifica
 
 
 
 
 
 

L'últim límit es resumeix dient que els logaritmes creixen més lentament que qualsevol potència o arrel de x.

Derivada de funcions logarítmiques

modifica
 
 

Definició a partir d'integral

modifica
 

Integrals de funcions logarítmiques

modifica
 

Per recordar integrals més grans, és necessari definir:

 

On   és l'n-èsim nombre harmònic. Per exemple:

 
 
 
 

Llavors,