1 معادلات لگاریتمی زیر را حل کنید.
\({\log _4}{m^2} - {\log _4}m - 3 = 0\) الف
ب \({\log _2}\left( {12b - 21} \right) - {\log _2}\left( {{b^2} - 3} \right) = 2\)
پ \({\log _{\frac{1}{{10}}}}\left( {{x^2} - 1} \right) = - 1\)
الف
\(\begin{array}{l}{\log _4}{m^2} - {\log _4}m - 3 = 0 \Rightarrow {\log _4}\left( {\frac{{{m^2}}}{{3m}}} \right) = 0\\\\ \Rightarrow \frac{m}{3} = 1 \Rightarrow m = 1\end{array}\)
ب
\(\begin{array}{l}{\log _2}\left( {12b - 21} \right) - {\log _2}\left( {{b^2} - 3} \right) = 2 \Rightarrow {\log _2}\left\{ {\frac{{12b - 21}}{{{b^2} - 3}}} \right\} = 2\\\\ \Rightarrow \frac{{12b - 21}}{{{b^2} - 3}} = 4\\\\ \Rightarrow 4{b^2} - 12 = 12b - 21 \Rightarrow 4{b^2} - 12b + 9 = 0\\\\ \Rightarrow {\left( {2b - 3} \right)^2} = 0 \Rightarrow b = \frac{3}{2}\\\\ \Rightarrow 12b - 21 = 18 - 21 = - 3\end{array}\)
پ
\(\begin{array}{l}{\log _{\frac{1}{{10}}}}\left( {{x^2} - 1} \right) = - 1 \Rightarrow {x^2} - 1 = {\left( {\frac{1}{{10}}} \right)^{ - 1}}\\\\ \Rightarrow {x^2} - 1 = 10\\\\ \Rightarrow {x^2} = 9 \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = 3\\x = - 3\end{array} \right.\end{array}\)
2 الف در فعالیت 1 از درس اول این فصل، دیدیم که جرم باکتری ها در زمان t از فرمول \(m\left( t \right) = {2^t}\) به دست می آید. معکوس این تابع را بنویسید و آن را تفسیر کنید.
ب با استفاده از وارون تابع m(t)، برآورد کنید در چه زمانی جرم باکتری ها حدود 5000 گرم می شود؟
\(\log 2 \simeq 0/301\)
الف
\(m\left( t \right) = {2^t} \Leftrightarrow {m^{ - 1}}\left( t \right) = {\log _2}m\left( t \right) = t\)
تفسیرش این است که اگر بخواهیم بدانیم که چه میزان زمان لازم است تا (t)m گرم باکتری تولید شود، بایستی از رابطه بالا استفاده کنیم.
ب
\(\begin{array}{l}m\left( t \right) = 5000 \Rightarrow t = {\log _2}5000 = {\log _2}{5^4} \times {2^3}\\\\ = 4{\log _2}5 + 3{\log _2}2 = 4{\log _2}\frac{{10}}{2} + 3\end{array}\)
\( = 4\left( {{{\log }_2}10 - {{\log }_2}2} \right) + 3\)
ساعت \( = 4{\log _2}10 - 1 = 4 \times \frac{1}{{{{\log }_{10}}2}} - 1 \simeq \frac{4}{{0/301}} - 1 \simeq 12/5 \equiv 12:30'\)
3 درستی یا نادرستی عبارت های زیر را بررسی کنید:
الف \(\left( {b \ne 1\;,\;a\;,\;b > 0} \right)\;\;\;{a^{{{\log }_b}a}} = 0\)
ب \(x = {-b \pm \sqrt{b^2-4ac} \over 2a}\left( {d \ne 1\;,\;a\;,\;b\;,\;c\;,\;d > 0} \right)\;\;\;{\log _d}abc = {\log _d}a + {\log _d}b + {\log _d}c\)
پ \(\log x\;\log y = \log x + \log y\)
ت لگاریتم هر عدد مثبت، همواره عددی مثبت است.
الف
\(\left( {b \ne 1\;,\;a\;,\;b > 0} \right)\;\;\;{a^{{{\log }_b}a}} = 0\) ×
\(\begin{array}{l}{a^{{{\log }_b}a}} = a\mathop \Rightarrow \limits^{\left( {{{\log }_b}} \right)} {\log _b}\left( {{a^{{{\log }_b}a}}} \right) = {\log _b}a \Rightarrow {\log _b}a \times {\log _b}a = {\log _b}a\\\\ \Rightarrow {\log _b}a = 1 \Rightarrow a = b \times \end{array}\)
ب
\(x = {-b \pm \sqrt{b^2-4ac} \over 2a}\left( {d \ne 1\;,\;a\;,\;b\;,\;c\;,\;d > 0} \right)\;\;\;{\log _d}abc = {\log _d}a + {\log _d}b + {\log _d}c\) ✔
\(\begin{array}{l}{\log _d}abc = {\log _d}a\left( {bc} \right) = {\log _d}a + {\log _d}bc\\\\ = {\log _d}a + {\log _d}b + {\log _d}c\end{array}\)
پ
\(\log x\;\log y = \log x + \log y\) ×
\(\begin{array}{l}\log x\;\log y = \log x + \log y\\\\ \Rightarrow \log {x^{\log y}} = \log xy \Rightarrow xy = {x^{\log y}} \times \end{array}\)
ت
لگاریتم هر عدد مثبت، همواره عددی مثبت است. ×
\(\log \left( {0/1} \right) = \log {10^{ - 1}} = - \log 10 = - 1\)
4 نیمه عمر عنصری چهار روز و جرم اولیه یک نمونه از آن یک گرم است.
الف جرم m(t) را که پس از t روز باقی می ماند، بیابید.
ب طی چند روز، این جرم به 0/01 گرم کاهش می یابد؟
الف
\(m\left( t \right) = 1 \times {2^{ - \;\frac{t}{4}}} = {2^{ - \;\frac{t}{4}}}\)
ب
\(\begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}m\left( t \right) = {2^{ - \;\frac{t}{4}}}\\m\left( t \right) = 0/01\end{array} \right. \Rightarrow 0/01 = {2^{ - \;\frac{t}{4}}}\\\\ \Rightarrow \log {10^{ - 2}} = \log {2^{ - \;\frac{t}{4}}} = - \;\frac{t}{4}\log 2\\\\ \Rightarrow - 2 = - \;\frac{t}{4}\log 2\end{array}\)
روز \( \Rightarrow t = \frac{8}{{\log 2}} \simeq \frac{8}{{0/301}} \simeq 26/5\)
5 عبارات زیر را ساده کنید. \(\left( {\log 3 = 0/4771\;\;,\;\;\log 2 = 0/301} \right)\)
الف \(\log \left( {18 \times 375} \right)\)
ب \(\log \sqrt {0/75} \)
پ \({\log _2}\frac{{\sqrt 8 }}{{\sqrt[4]{2}}}\)
الف
\(\begin{array}{l}\log \left( {18 \times 375} \right) = \log \left( {2 \times {3^2} \times 3 \times {5^3}} \right)\\\\ = \log \left( {2 \times {3^3} \times {{\left( {\frac{{10}}{2}} \right)}^3}} \right) = \log \left( {{2^{ - 2}} \times {3^3} \times {{10}^3}} \right)\\\\ = - 2\log 2 + 3\log 3 + 3\log 10\\\\ \simeq - 2 \times 0/301 + 3 \times 0/4771 + 3 = 3/8293\end{array}\)
ب
\(\begin{array}{l}\log \sqrt {0/75} = \frac{1}{2}\log \frac{3}{4} = \frac{1}{2}\left( {\log 3 - \log {2^2}} \right) = \frac{1}{2}\left( {\log 3 - 2\log 2} \right)\\\\ = \frac{1}{2}\left( {0/4771 - 2 \times 0/301} \right)\\\\ = - 0/06245\end{array}\)
پ
\(\begin{array}{l}{\log _2}\frac{{\sqrt 8 }}{{\sqrt[4]{2}}} = {\log _2}\sqrt {{2^3}} - {\log _2}\sqrt[4]{2} = {\log _2}{2^{\frac{3}{2}}} - {\log _2}{2^{\frac{1}{4}}}\\\\ = \frac{3}{2}{\log _2}2 - \frac{1}{4}{\log _2}2\\\\ = \frac{3}{2} - \frac{1}{4} = \frac{5}{4}\end{array}\)
6 اگر نمودار تابع با ضابطهٔ \(f\left( x \right) = {\log _a}x\) از نقطۀ \((\frac{1}{2}\;,\; - 4)\) عبور کند، مقدار a چند است؟
\(\begin{array}{l}\left. \begin{array}{l}f(x) = {\log _a}x\\(\frac{1}{2}\;,\;4)\end{array} \right\} \Rightarrow f(\frac{1}{2}) = 4 \Rightarrow 4 = {\log _a}\frac{1}{2}\\\\ \Rightarrow {a^4} = \frac{1}{2}\,\,\,\,\,\,\mathop \Rightarrow \limits^{a > 0\atop a \ne 1} \,\,\,\,\,a = \sqrt[4]{{\frac{1}{2}}} = \frac{1}{{\sqrt[4]{2}}} = \frac{{\sqrt[4]{8}}}{2}\end{array}\)
7 گزینه های درست را با ✔ و گزینه های نادرست را با × علامت بزنید.
\(\begin{array}{l}{\log _b}a \times {\log _a}b = 1\\\\\log \;5 = \log \;3 + \log \;2\end{array}\)
\({\log _b}a \times {\log _a}b = 1\) ✔
\(\begin{array}{l}{b^{{{\log }_b}a \times {{\log }_a}b}} = {b^1} = b \Rightarrow \\{({b^{{{\log }_b}a}})^{{{\log }_a}b}} = {a^{{{\log }_a}b}} = b\end{array}\)
\(\log \;5 = \log \;3 + \log \;2\) ×
\(\begin{array}{l}\log 5 = \log (3 \times 2) = \log 6\\ \Rightarrow 5 = 6\mathop {}\nolimits^{} \times \end{array}\)
8 نیمه عمر یک ماده هسته ای 30 سال است. نمونه ای از این ماده 128 میلی گرم جرم دارد. جرمی که پس از 300 سال باقی می ماند چقدر است؟
\(\begin{array}{l}m\left( t \right) = 128 \times {2^{ - \;\frac{t}{{30}}}} \Rightarrow m\left( {300} \right) = 128 \times {2^{ - \;\frac{{300}}{{30}}}}\\\\ = {2^7} \times {2^{ - 10}} = {2^{ - \,3}} = 0/125\end{array}\)