Eksponentti- ja logaritmifunktiot

Samankaltaiset tiedostot
Potenssi eli potenssiin korotus on laskutoimitus, jossa luku kerrotaan itsellään useita kertoja. Esimerkiksi 5 4 = Yleisesti.

k-kantaisen eksponenttifunktion ominaisuuksia

1.1. YHDISTETTY FUNKTIO

Olkoon funktion f määrittelyjoukkona reaalilukuväli (erityistapauksena R). Jos kaikilla määrittelyjoukon luvuilla x 1 ja x 2 on voimassa ehto:

Matemaattisen analyysin tukikurssi

Talousmatematiikan perusteet: Luento 4. Potenssifunktio Eksponenttifunktio Logaritmifunktio

MAB3 - Harjoitustehtävien ratkaisut:

Positiivitermisten sarjojen suppeneminen

Reaalifunktioista 1 / 17. Reaalifunktioista

Ekspontentiaalinen kasvu. Eksponenttifunktio. Logaritmifunktio. Yleinen juurenotto

MAB3 - Harjoitustehtävien ratkaisut:

Kertaus. x x x. K1. a) b) x 5 x 6 = x 5 6 = x 1 = 1 x, x 0. K2. a) a a a a, a > 0

Eksponenttifunktio ja Logaritmit, L3b

3Eksponentiaalinen malli

Funktiot, L4. Funktio ja funktion kuvaaja. Funktio ja kuvaus. Yhdistetty funktio. eksponenttifunktio. Logaritmi-funktio. Logaritmikaavat.

1. Osoita juuren määritelmän ja potenssin (eksponenttina kokonaisluku) laskusääntöjen. xm = ( n x) m ;

3 Eksponentiaalinen malli

määrittelyjoukko. log x piirretään tangentti pisteeseen, jossa käyrä leikkaa y-akselin. Määritä millä korkeudella tangentti leikkaa y-akselin.

6.8 Erityisfunktioiden sovelluksia

Matematiikan tukikurssi

0. Kertausta. Luvut, lukujoukot (tavalliset) Osajoukot: Yhtälöt ja niiden ratkaisu: N, luonnolliset luvut (1,2,3,... ) Z, kokonaisluvut

MATEMATIIKAN KOE PITKÄ OPPIMÄÄRÄ

6 Eksponentti- ja logaritmifunktio

Potenssiyhtälö ja yleinen juuri

Algebra. 1. Ovatko alla olevat väittämät tosia? Perustele tai anna vastaesimerkki. 2. Laske. a) Luku 2 on luonnollinen luku.

Kokonaisluvut. eivät ole kokonaislukuja!

Huom! (5 4 ) Luetaan viisi potenssiin neljä tai viisi neljänteen. 7.1 Potenssin määritelmä

Huippu 4 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

2 arvo muuttujan arvolla

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2017 Harjoitus 8, ratkaisuista

Tee konseptiin pisteytysruudukko! Muista kirjata nimesi ja ryhmäsi. Lue ohjeet huolellisesti

määrittelyjoukko. 8 piirretään tangentti pisteeseen, jossa käyrä leikkaa y-akselin. Määritä tangentin yhtälö.

4 Yleinen potenssifunktio ja polynomifunktio

1. Esitä rekursiivinen määritelmä lukujonolle

Talousmatematiikan perusteet: Luento 4. Polynomifunktio Potenssifunktio Eksponenttifunktio Logaritmifunktio

2 Funktion derivaatta

Huippu 4 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Kaikkia alla olevia kohtia ei käsitellä luennoilla kokonaan, koska osa on ennestään lukiosta tuttua.

1. Murtoluvut, murtolausekkeet, murtopotenssit ja itseisarvo

MS-A0102 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1

2.2.1 Ratkaiseminen arvausta sovittamalla

TEHTÄVIEN RATKAISUT. Luku a) Merkintä f (5) tarkoittaa lukua, jonka funktio tuottaa, kun siihen syötetään luku 5.

Tehtävien ratkaisut

Pyramidi 9 Trigonometriset funktiot ja lukujonot HK1-1. Dsin3 x. 3cos3x. Dsinx. u( x) sinx ja u ( x) cosx. Dsin. Dsin

3 EKSPONENTTI- JA POTENSSIYHTÄLÖ

Matematiikan tukikurssi: kurssikerta 10

MAT Laaja Matematiikka 1U. Hyviä tenttikysymyksiä T3 Matemaattinen induktio

6 Joitain erityisfunktioita

Huippu Kertaus Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 5, Ratkaise rekursioyhtälö

A-osa. Ratkaise kaikki tämän osan tehtävät. Tehtävät arvostellaan pistein 0-6. Taulukkokirjaa saa käyttää apuna, laskinta ei.

Kertaus. x x x. K1. a) b) x 5 x 6 = x 5 6 = x 1 = 1 x, x 0. K2. a) a a a a, a > 0

Luvuilla laskeminen. Esim. 1 Laske

Helsingin, Itä-Suomen, Jyväskylän, Oulun, Tampereen ja Turun yliopisto Matematiikan valintakoe klo Ratkaisut ja pisteytysohjeet

2 Funktion derivaatta

1. Olkoot f ja g reaalifunktioita. Mitä voidaan sanoa yhdistetystä funktiosta g f, jos a) f tai g on rajoitettu? b) f tai g on jaksollinen?

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

1. Viikko. K. Tuominen MApu II 1/17 17

Matematiikan peruskurssi 2

Helsingin, Itä-Suomen, Jyväskylän, Oulun, Tampereen ja Turun yliopisto Matematiikan valintakoe klo 10-13

Tehtävänanto oli ratkaista seuraavat määrätyt integraalit: b) 0 e x + 1

a ord 13 (a)

NELIÖJUURI. Neliöjuuren laskusääntöjä

Sivu 1 / 8. A31C00100 Mikrotaloustieteen perusteet: matematiikan tukimoniste. Olli Kauppi

Fysiikan matematiikka P

TEHTÄVIEN RATKAISUT. Tehtäväsarja A. 2. a) a + b = = 1 b) (a + b) = ( 1) = 1 c) a + ( b) = 13 + ( 12) = = 1.

Vapaus. Määritelmä. jos c 1 v 1 + c 2 v c k v k = 0 joillakin c 1,..., c k R, niin c 1 = 0, c 2 = 0,..., c k = 0.

Matematiikan tukikurssi

Vapaus. Määritelmä. jos c 1 v 1 + c 2 v c k v k = 0 joillakin c 1,..., c k R, niin c 1 = 0, c 2 = 0,..., c k = 0.

Matematiikan tukikurssi

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 5. viikolle /

MS-A0104 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (ELEC2) MS-A0106 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (ENG2)

Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 2 syksy 2008 Eemeli Blåsten. Ratkaisuehdotelma

Kompleksianalyysi Funktiot

Karteesinen tulo. Olkoot A = {1, 2, 3, 5} ja B = {a, b, c}. Näiden karteesista tuloa A B voidaan havainnollistaa kuvalla 1 / 21

Radioaktiivinen hajoaminen

= 9 = 3 2 = 2( ) = = 2

Talousmatematiikan perusteet: Luento 7. Derivointisääntöjä Yhdistetyn funktion derivointi

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 6: Alkeisfunktioista

Ratkaisuja, Tehtävät

JATKUVUUS. Funktio on jatkuva jos sen kuvaaja voidaan piirtää nostamatta kynää paperista.

6 Funktioita ja yhtälöitä

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 5

Luvun 8 laskuesimerkit

Matematiikan tukikurssi

Matematiikan tukikurssi

3. Kongruenssit. 3.1 Jakojäännös ja kongruenssi

a) (1, 0735) , 68. b) Korkojaksoa vastaava nettokorkokanta on

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

Tietojenkäsittelytieteen ja tilastotieteen matematiikkaa 1/137

Eksponentti- ja logaritmiyhtälö

Diskreetti derivaatta

Eksponenttiyhtälö ja logaritmi

3 = Lisäksi z(4, 9) = = 21, joten kysytty lineaarinen approksimaatio on. L(x,y) =

Kokelaan sukunimi ja kaikki etunimet selväsi kirjoitetuna. Kaava 1 b =2a 2 b =0,5a 3 b =1,5a 4 b = 1a. 4 5 b =4a 6 b = 5a

MAY1 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Julkaiseminen sallittu vain koulun suljetussa verkossa.

Reaalilukuvälit, leikkaus ja unioni (1/2)

Todista, että jokaisella parittoman asteen reaalikertoimisella polynomilla on ainakin yksi reaalinen nollakohta. VASTAUS: ...

MAY1 kokeeseen kertaavia tehtäviä: Jussi Tyni 2016 A-osion tehtäviä: Laskinta ei saa käyttää. Taulukkokirja saa olla esillä.

Transkriptio:

Eksponentti- ja logaritmifunktiot Eksponentti- ja logaritmifunktiot liittyvät läheisesti toisiinsa. Eksponenttifunktio tulee vastaan ilmiöissä, joissa tarkasteltava suure kasvaa tai vähenee suhteessa senhetkiseen arvoonsa. Niinpä esimerkiksi eksponentiaalinen kasvaminen on hyvin nopeata. Logaritmifunktio on tietyssä mielessä eksponenttifunktion käänteisfunktio. Sekin kasvaa (kun kantaluku > 1), mutta erittäin hitaasti.

Potenssin määritelmä Määritellään kantaluvun a > 0 potenssi: Jos m Z on positiivinen, niin a m = a a... a (m kertaa) ja a m = 1/a m. Jos q = m n (n > 0), niin aq = n a m. Voidaan määritellä a r kaikille reaaliluvuille r siten, että seuraavat laskusäännöt ovat voimassa kaikilla a, b > 0 ja r, s R: a r a s = a r+s, a r a s = ar s, (a r ) s = a rs, (ab) r = a r b r.

Eksponenttifunktio Määritellään kantaluvulle a > 0 eksponenttifunktio f : R R, f (x) = a x. a = 0, 7 a = 1, 5 a = 2

Käytännön esimerkki Valon voimakkuus vähenee 30% sen kulkiessa annetun muovilevyn läpi. Paljonko voimakkuus vähenee, jos valo kulkee kolmen samanlaisen peräkkäin asetetun levyn läpi? Ratkaisu: Ensimmäisen levyn läpäistyään valon voimakkuudesta on jäljellä 70%. Läpäistessää toisen levyn, voimakkuus heikkenee vielä 30%, joten voimakkuudesta on jäljellä 0, 7 0, 7 = 0, 49, eli 49%. Kolmannen levyn läpäistessään valon voimakkuus heikkenee taas 30%, joten lopulta voimakkuudesta on jäljellä 0, 49 0, 7 = 0, 343, eli 34, 3%. Jos asia ilmaistaan eksponenttifunktion avulla ja merkitään f (n):llä valon voimakkuuden osuutta alkuperäisestä voimakkuudesta valon läpäistyä n identtistä (tehtävänantoa vastaavaa) peräkkäin asetettua levyä, saadaan kaava f (n) = 0, 7 n. Yo. tapauksessa f (3) = 0, 7 3 = 0, 343.

Käytännön esimerkki Valon voimakkuus vähenee 30% sen kulkiessa 1 cm paksuisen muovilevyn läpi. Paljonko voimakkuus vähenisi, jos levyn paksuus olisi a) 3 mm b) 5, 4 cm? Ratkaisu: Eksponenttifunktio f (x) = 0, 7 x kuvaa valon voimakkuuden osuutta alkuperäisestä sen läpäistyä x cm paksuinen muovilevy. a) f (0, 3) = 0, 7 0,3 0, 90, eli vähenisi noin 10% b) Laske! f (5, 4) = 0, 7 5,4 0, 15, eli vähenisi noin 85%

Logaritmin määritelmä Olkoon kantaluku a > 0, a 1. Positiivisen luvun y R a-kantainen logaritmi log a y on luku x R, jolle a x = y, siis Toisin sanoen log a y = x a x = y. a log a y = y, eli log a y on vastaus kysymykseen Mihin potenssiin a täytyy korottaa jotta saadaan y? 1 Esim. log 2 8 = 3, log 3 9 = 2. Logaritmille on voimassa seuraavat laskusäännöt: Kun y, z > 0 ja a > 0, a 1, log a (yz) = log a y+log a z, log a y z = log a y log a z, log a (y z ) = z log a y. Huom. koska a 0 = 1 ja a 1 = a, niin log a 1 = 0 ja log a a = 1.

Logaritmifunktio Määritellään kantaluvulle a > 0, a 1, logaritmifunktio g : (0, ) R, g(y) = log a y a = 0, 7 a = 1, 5 a = 2

Neperin luku Kantalukuna käytetään usein ns. Neperin lukua e := lim n (1 + 1 n )n 2, 72. e on π:n ohella esimerkki paitsi irrationaalisesta, myös transsendenttisesta reaaliluvusta. Kantaluvun e logaritmia sanotaan luonnolliseksi logaritmiksi ja merkitään log e y = ln y. John Napier (1550-1617)

Esimerkkejä yhtälöistä Ratkaistaan yhtälö a) 5 x 2 +2x 1 25 = 1 5 x 2 +2x 1 5 2 = 1 5 x 2 +2x+1 = 1 x 2 + 2x + 1 = 0 x = 1 b) log a y 2 + log a 2y = log a 2 2 log a y + log a 2 + log a y = log a 2 3 log a y = 0 log a y = 0 y = 1 c) 2 2x+1 5 x = 3 2 4 x ( 1 5 )x = 3 ( 4 5 )x = 3 2 x = ln 3 2 / ln 4 5 x = ln 3 ln 2 ln 4 ln 5

Esimerkki yhtälöstä Ratkaise yhtälö 3 2x+1 = 1 9. 3 2x+1 = 1 9 2x+1 = log 3 1 9 2x+1 = 2 x = 3 2.

Kantaluvun vaihto Usein on hyödyllistä tarkastella ongelmaa eri kantaisissa logaritmeissa, jolloin on tarpeen voida vaihtaa esimerkiksi a-kantaisesta logaritmista b-kantaiseen. Kantaluvun vaihto voidaan suorittaa seuraavan kaavan mukaan: log a y = log b y log b a. Todistetaan tämä: Aina pätee (logaritmin määritelmän nojalla) y = a log a y. Ottamalla b-kantaiset logaritmin puolittain saadaan log b y = log b a log a y = (log a y)(log b a) log a y = log b y log b a.

Käytännön esimerkki Kuten aikaisemmassa esimerkissä, oletetaan, että valon voimakkuus vähenee 30% sen kulkiessa 1 cm paksuisen muovilevyn läpi. Kuinka paksu levyn tulisi olla, jotta se päästäisi valosta lävitseen a) 60%, b) 20%? Ratkaisu: Kuten aiemmin, eksponenttifunktio f (x) = 0, 7 x kuvaa valon voimakkuuden osuutta alkuperäisestä sen läpäistyä x cm paksuinen muovilevy. a)-kohdassa saamme siis yhtälön f (x) = 0, 6 0, 7 x = 0, 6 x = log 0,7 0, 6 = Levyn on siis oltava noin 1, 4 cm paksu. Laske b)-kohta! Nyt f (x) = 0, 2 0, 7 x = 0, 2 x = log 0,7 0, 2 = Levyn on siis oltava noin 4, 5 cm paksu. ln 0, 6 1, 4. ln 0, 7 ln 0, 2 4, 5. ln 0, 7

Maanjäristykset ja Richterin asteikko Maanjäristysten voimakkuutta voidaan mitata Richterin asteikkona tunnetulla logaritmisella asteikolla. Asteikko perustuu kymmenkantaiseen logaritmiin, minkä seurauksena yhden yksikön lisäys Richterin asteikolla tarkoittaa kymmenkertaista voimistumista (voimakkuudesta puhuminen on tietysti hieman epämääräsitä ja riippuu mitataanko energiaa vai jotain muuta).

Radioaktiivisen aineen puoliintumisaika Aikaa, joka kuluu, kun radioaktiivisen aineen (esim. radon, uraani) atomiytimistä puolet on hajonnut toisiksi atomiytimiksi, sanotaan puoliintumisajaksi. Puoliintumisaika on aineelle ominainen vakio ja puoliintumisajat vaihtelevatkin aineesta riippuen sekunnin murto-osista miljardeihin vuosiin. Esimerkiksi ydinenergian tuotannossa käytettävä uraanin isotooppi 235 U puoliintuu noin 700 miljoonassa vuodessa. Merkitään radioaktiivisen aineen puoliintumisaikaa kirjaimella T ja aineen alkuperäistä määrää kirjaimella N 0. Tällöin ajan t kuluttua radioaktiivisen aineen määrä on N (t) = N 0 ( ) t 1 T. 2 Yhtälöstä voidaan myös ratkaista puoliintumisaika T, jos tiedetään hajaantuvan aineen alkuperäinen määrä N 0 sekä aineen määrä N t hetkellä t. T = t ln(2)/ ln(n 0 /N t ).