پرش به محتوای اصلی

تابع نمایی و لگاریتمی (ریاضی ۲)

خلاصه‌ای از درسنامه‌ی این مبحث در کوئیز سنتر — رایگان و بدون نیاز به ثبت‌نام

خلاصه‌ی درسنامه

این خلاصه‌ای از درسنامه‌ی کامل است. متن کامل با همه‌ی نکته‌ها، مثال‌های حل‌شده و جمع‌بندی، با ثبت‌نام رایگان در دسترست قرار می‌گیرد.

درس اول: تابع نمایی و ویژگی‌های آن

از جام حذفی تا یک ضابطه

در جام حذفی با ۳۲ تیم، هر مرحله نصفِ تیم‌ها حذف می‌شوند: 32=2532=2^5ادامهٔ فرمول را افقی ببین، بعد 16=2416=2^4ادامهٔ فرمول را افقی ببین، بعد 8=238=2^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین و... . اگر مسابقه xxادامهٔ فرمول را افقی ببین مرحله داشته باشد، تعداد تیم‌های اولیه y=2xy=2^xادامهٔ فرمول را افقی ببین است. متغیر اینجا در توان نشسته، نه در پایه — و همین تفاوتِ ساده، کلِ رفتارِ تابع را عوض می‌کند.

قوانین توان (پیش‌نیاز)

برای a,b>0a,b>0ادامهٔ فرمول را افقی ببین و x,y∈Rx,y\in\mathbb{R}ادامهٔ فرمول را افقی ببین، و با یادآوریِ amn=amna^{\frac mn}=\sqrt[n]{a^m}ادامهٔ فرمول را افقی ببین:

a0=1,a−x=1ax,ax⋅ay=ax+y,axay=ax−ya^0=1,\quad a^{-x}=\frac{1}{a^x},\quad a^x\cdot a^y=a^{x+y},\quad \frac{a^x}{a^y}=a^{x-y}ادامهٔ فرمول را افقی ببین(ax)y=axy,(ab)x=axbx,(ab)x=axbx(a^x)^y=a^{xy},\quad (ab)^x=a^x b^x,\quad \left(\frac ab\right)^x=\frac{a^x}{b^x}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

تعریف و دو شرطِ آن

هر تابع با ضابطهٔ f(x)=axf(x)=a^xادامهٔ فرمول را افقی ببین که در آن a>0a>0ادامهٔ فرمول را افقی ببین و a≠1a\neq1ادامهٔ فرمول را افقی ببین باشد، تابع نمایی است.

دو شرطِ روی aaادامهٔ فرمول را افقی ببین تزئینی نیستند. اگر a=1a=1ادامهٔ فرمول را افقی ببین باشد، f(x)=1x=1f(x)=1^x=1ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌شود؛ یعنی یک تابعِ ثابت، نه نمایی. اگر a<0a<0ادامهٔ فرمول را افقی ببین باشد، توان‌های کسری از کار می‌افتند: (−2)12=−2(-2)^{\frac12}=\sqrt{-2}ادامهٔ فرمول را افقی ببین اصلاً تعریف نمی‌شود.

پس y=2xy=2^xادامهٔ فرمول را افقی ببین، y=(12)xy=\left(\frac12\right)^xادامهٔ فرمول را افقی ببین و y=(0.1)xy=(0.1)^xادامهٔ فرمول را افقی ببین نمایی‌اند، اما y=2x2−3x+1y=2x^2-3x+1ادامهٔ فرمول را افقی ببین چندجمله‌ای است، y=x3y=x^3ادامهٔ فرمول را افقی ببین توانی است (متغیر در پایه) و y=xxy=x^xادامهٔ فرمول را افقی ببین هیچ‌کدام، چون پایه و توان هر دو متغیرند.

نمودار و رفتار

برای y=2xy=2^xادامهٔ فرمول را افقی ببین جدولِ مقادیر سریع می‌گوید ماجرا از کجا می‌آید: 2−3=182^{-3}=\frac18ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 2−1=122^{-1}=\frac12ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 20=12^0=1ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 22=42^2=4ادامهٔ فرمول را افقی ببین، 23=82^3=8ادامهٔ فرمول را افقی ببین. نتیجه‌اش این است که هر تابعِ نمایی دامنهٔ R\mathbb{R}ادامهٔ فرمول را افقی ببین و بردِ (0,+∞)(0,+\infty)ادامهٔ فرمول را افقی ببین دارد، همیشه از نقطهٔ (0,1)(0,1)ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌گذرد (چون a0=1a^0=1ادامهٔ فرمول را افقی ببین)، هرگز محور xxادامهٔ فرمول را افقی ببین را قطع نمی‌کند و یک‌به‌یک است.

ویژگی a>1a>1ادامهٔ فرمول را افقی ببین 0<a<10<a<1ادامهٔ فرمول را افقی ببین
رفتار صعودی نزولی
x→+∞x\to+\inftyادامهٔ فرمول را افقی ببین f(x)→+∞f(x)\to+\inftyادامهٔ فرمول را افقی ببین f(x)→0+f(x)\to0^+ادامهٔ فرمول را افقی ببین
x→−∞x\to-\inftyادامهٔ فرمول را افقی ببین f(x)→0+f(x)\to0^+ادامهٔ فرمول را افقی ببین f(x)→+∞f(x)\to+\inftyادامهٔ فرمول را افقی ببین
آسمپتوت افقی y=0y=0ادامهٔ فرمول را افقی ببین y=0y=0ادامهٔ فرمول را افقی ببین

همین جهتِ یکنوایی کلیدِ مقایسه‌هاست: اگر a>1a>1ادامهٔ فرمول را افقی ببین و x<yx<yادامهٔ فرمول را افقی ببین آنگاه ax<aya^x<a^yادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ اما اگر 0<a<10<a<1ادامهٔ فرمول را افقی ببین باشد نامساوی برعکس می‌شود و ax>aya^x>a^yادامهٔ فرمول را افقی ببین. مثلاً 2−1<20.3<232<252^{-1}<2^{0.3}<2^{\frac32}<2^5ادامهٔ فرمول را افقی ببین، در حالی که (12)−3>(12)0>(12)2\left(\frac12\right)^{-3}>\left(\frac12\right)^0>\left(\frac12\right)^2ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

قرینگی: چون (1a)x=a−x\left(\frac1a\right)^x=a^{-x}ادامهٔ فرمول را افقی ببین، نمودارهای y=axy=a^xادامهٔ فرمول را افقی ببین و y=(1a)xy=\left(\frac1a\right)^xادامهٔ فرمول را افقی ببین نسبت به محور yyادامهٔ فرمول را افقی ببین قرینهٔ یکدیگرند.

معادلات و نامعادلات نمایی

معادله‌ای که متغیر در توانش باشد، معادلهٔ نمایی است. چون تابعِ نمایی یک‌به‌یک است:

af(x)=ag(x)  ⟺  f(x)=g(x)(a>0,  a≠1)\boxed{a^{f(x)}=a^{g(x)} \iff f(x)=g(x) \qquad (a>0,\;a\neq1)}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

روشِ استاندارد یعنی یکسان‌کردنِ پایه‌ها. مثال: 42x−1=8x+14^{2x-1}=8^{x+1}ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ هر دو طرف را با پایهٔ ۲ بنویسید: 24x−2=23x+32^{4x-2}=2^{3x+3}ادامهٔ فرمول را افقی ببین، پس 4x−2=3x+34x-2=3x+3ادامهٔ فرمول را افقی ببین و x=5x=5ادامهٔ فرمول را افقی ببین. مثالِ ترکیبی: 9x=3x2−4x9^x=3^{x^2-4x}ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌شود 2x=x2−4x2x=x^2-4xادامهٔ فرمول را افقی ببین، یعنی x2−6x=0x^2-6x=0ادامهٔ فرمول را افقی ببین و x=0x=0ادامهٔ فرمول را افقی ببین یا x=6x=6ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

وقتی هم‌پایه‌سازی جواب نداد، سراغِ تغییر متغیر بروید. در 4x−3⋅2x−4=04^x-3\cdot2^x-4=0ادامهٔ فرمول را افقی ببین قرار دهید t=2xt=2^xادامهٔ فرمول را افقی ببین:

t2−3t−4=0  ⟹  (t−4)(t+1)=0t^2-3t-4=0 \implies (t-4)(t+1)=0ادامهٔ فرمول را افقی ببین

t=4t=4ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌دهد 2x=42^x=4ادامهٔ فرمول را افقی ببین یعنی x=2x=2ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ اما t=−1t=-1ادامهٔ فرمول را افقی ببین پذیرفتنی نیست، چون 2x2^xادامهٔ فرمول را افقی ببین همیشه مثبت است. همین دقت، پرتکرارترین نمرهٔ ازدست‌رفتهٔ این مبحث است.

در نامعادله، علامتِ پایه سرنوشت‌ساز است:

af(x)>ag(x)  ⟹  {f(x)>g(x)a>1f(x)<g(x)0<a<1a^{f(x)}>a^{g(x)} \implies \begin{cases} f(x)>g(x) & a>1\\ f(x)<g(x) & 0<a<1\end{cases}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

مثلاً در (13)2x−1>(13)x+2\left(\frac13\right)^{2x-1}>\left(\frac13\right)^{x+2}ادامهٔ فرمول را افقی ببین چون پایه کوچک‌تر از ۱ است جهتِ نامساوی برمی‌گردد: 2x−1<x+22x-1<x+2ادامهٔ فرمول را افقی ببین، پس x<3x<3ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

رشد و کاهش نمایی

فرمِ عمومیِ رشد P(t)=P0⋅atP(t)=P_0\cdot a^tادامهٔ فرمول را افقی ببین با a>1a>1ادامهٔ فرمول را افقی ببین و فرمِ کاهش Q(t)=Q0⋅atQ(t)=Q_0\cdot a^tادامهٔ فرمول را افقی ببین با 0<a<10<a<1ادامهٔ فرمول را افقی ببین است. در پدیده‌های واپاشی، نیمه‌عمر (T1/2T_{1/2}ادامهٔ فرمول را افقی ببین) مدتی است که مقدارِ ماده نصف می‌شود:

Q(t)=Q0⋅(12)tT1/2Q(t)=Q_0\cdot\left(\frac12\right)^{\frac{t}{T_{1/2}}}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

مثالِ کلاسیک: جمعیتی از ۱۰۰ باکتری که هر نیم‌ساعت دو برابر می‌شود، پس از ttادامهٔ فرمول را افقی ببین ساعت برابرِ p(t)=100⋅22tp(t)=100\cdot2^{2t}ادامهٔ فرمول را افقی ببین است؛ بعد از ۳ ساعت p(3)=100×26=6400p(3)=100\times2^6=6400ادامهٔ فرمول را افقی ببین باکتری.

مهم‌ترین پایه در ریاضیات و علوم، عددِ اویلر است:

e=lim⁡n→∞(1+1n)n≈2.71828e=\lim_{n\to\infty}\left(1+\frac1n\right)^n\approx2.71828ادامهٔ فرمول را افقی ببین

درس دوم: تابع لگاریتمی و ویژگی‌های آن

لگاریتم، یعنی وارونِ نمایی

تابعِ نمایی یک‌به‌یک است، پس وارونش هم تابع است. همین وارون را لگاریتم می‌نامیم:

ay=x  ⟺  y=log⁡ax(x>0,  a>0,  a≠1)\boxed{a^y=x \iff y=\log_a x \qquad (x>0,\;a>0,\;a\neq1)}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

ترجمهٔ ساده‌اش: log⁡ax\log_a xادامهٔ فرمول را افقی ببین همان توانی است که باید aaادامهٔ فرمول را افقی ببین را به آن رساند تا xxادامهٔ فرمول را افقی ببین به دست بیاید. مثال: log⁡28=3\log_2 8=3ادامهٔ فرمول را افقی ببین چون 23=82^3=8ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ log⁡319=−2\log_3\frac19=-2ادامهٔ فرمول را افقی ببین چون 3−2=193^{-2}=\frac19ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ log⁡42=12\log_4 2=\frac12ادامهٔ فرمول را افقی ببین چون 412=24^{\frac12}=2ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

دو مبنا آن‌قدر پرکاربردند که نامِ اختصاصی گرفته‌اند: لگاریتم اعشاری با مبنای ۱۰ که مبنایش نوشته نمی‌شود (log⁡10a=log⁡a\log_{10}a=\log aادامهٔ فرمول را افقی ببین) و لگاریتم طبیعی با مبنای eeادامهٔ فرمول را افقی ببین که log⁡ex=ln⁡x\log_e x=\ln xادامهٔ فرمول را افقی ببین نوشته می‌شود.

ویژگی‌ها و قوانین

log⁡a1=0,log⁡aa=1,log⁡a1a=−1,alog⁡ax=x,log⁡aax=x\log_a 1=0,\quad \log_a a=1,\quad \log_a\frac1a=-1,\quad a^{\log_a x}=x,\quad \log_a a^x=xادامهٔ فرمول را افقی ببین

سه قانونِ اصلی، همان قوانینِ توان‌اند که از آینهٔ لگاریتم عبور کرده‌اند:

log⁡c(ab)=log⁡ca+log⁡cblog⁡cab=log⁡ca−log⁡cblog⁡can=nlog⁡ca\boxed{\log_c(ab)=\log_c a+\log_c b}\quad \boxed{\log_c\frac ab=\log_c a-\log_c b}\quad \boxed{\log_c a^n=n\log_c a}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

اثباتِ قانونِ اول: فرض کنید m=log⁡cam=\log_c aادامهٔ فرمول را افقی ببین و n=log⁡cbn=\log_c bادامهٔ فرمول را افقی ببین، یعنی a=cma=c^mادامهٔ فرمول را افقی ببین و b=cnb=c^nادامهٔ فرمول را افقی ببین. آن‌گاه ab=cm⋅cn=cm+nab=c^m\cdot c^n=c^{m+n}ادامهٔ فرمول را افقی ببین، پس log⁡c(ab)=m+n=log⁡ca+log⁡cb\log_c(ab)=m+n=\log_c a+\log_c bادامهٔ فرمول را افقی ببین. قانونِ کسر هم مستقیماً از همین به دست می‌آید، چون ab=a⋅b−1\frac ab=a\cdot b^{-1}ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

فراتر از کتاب اما پرتکرار در کنکور، سه رابطهٔ زیر است:

log⁡ab=log⁡cblog⁡ca,log⁡ab=1log⁡ba,log⁡ab⋅log⁡bc=log⁡ac\log_a b=\frac{\log_c b}{\log_c a},\qquad \log_a b=\frac{1}{\log_b a},\qquad \log_a b\cdot\log_b c=\log_a cادامهٔ فرمول را افقی ببین

و نیز log⁡anbm=mnlog⁡ab\log_{a^n}b^m=\frac mn\log_a bادامهٔ فرمول را افقی ببین. کاربردِ فوریِ تغییرِ مبنا: log⁡832=log⁡32log⁡8=5log⁡23log⁡2=53\log_8 32=\frac{\log32}{\log8}=\frac{5\log2}{3\log2}=\frac53ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

محاسبه با تقریب: با log⁡2≈0.3\log2\approx0.3ادامهٔ فرمول را افقی ببین و log⁡3≈0.48\log3\approx0.48ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌توان بسیاری از لگاریتم‌ها را بدون ماشین‌حساب ساخت: log⁡6=log⁡2+log⁡3≈0.78\log6=\log2+\log3\approx0.78ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ log⁡5=log⁡102=1−0.3=0.7\log5=\log\frac{10}{2}=1-0.3=0.7ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ log⁡12=2log⁡2+log⁡3≈1.08\log12=2\log2+\log3\approx1.08ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ log⁡0.75=log⁡3−2log⁡2≈−0.12\log0.75=\log3-2\log2\approx-0.12ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

نمودار تابع لگاریتمی

نمودارِ y=log⁡axy=\log_a xادامهٔ فرمول را افقی ببین قرینهٔ نمودارِ y=axy=a^xادامهٔ فرمول را افقی ببین نسبت به خطِ y=xy=xادامهٔ فرمول را افقی ببین است — و همین تقارن، همهٔ ویژگی‌هایش را از تابعِ نمایی به ارث می‌برد، فقط با جای‌عوض‌کردنِ دامنه و برد:

ویژگی a>1a>1ادامهٔ فرمول را افقی ببین 0<a<10<a<1ادامهٔ فرمول را افقی ببین
رفتار صعودی نزولی
x→+∞x\to+\inftyادامهٔ فرمول را افقی ببین f(x)→+∞f(x)\to+\inftyادامهٔ فرمول را افقی ببین f(x)→−∞f(x)\to-\inftyادامهٔ فرمول را افقی ببین
x→0+x\to0^+ادامهٔ فرمول را افقی ببین f(x)→−∞f(x)\to-\inftyادامهٔ فرمول را افقی ببین f(x)→+∞f(x)\to+\inftyادامهٔ فرمول را افقی ببین
آسمپتوت عمودی x=0x=0ادامهٔ فرمول را افقی ببین x=0x=0ادامهٔ فرمول را افقی ببین

دامنه (0,+∞)(0,+\infty)ادامهٔ فرمول را افقی ببین و برد R\mathbb{R}ادامهٔ فرمول را افقی ببین است، همهٔ توابعِ لگاریتمی از نقطهٔ (1,0)(1,0)ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌گذرند و هیچ‌کدام محورِ yyادامهٔ فرمول را افقی ببین را قطع نمی‌کنند.

معادلات و نامعادلات لگاریتمی

log⁡ax=log⁡ay  ⟺  x=y(x,y>0)\log_a x=\log_a y \iff x=y \qquad (x,y>0)ادامهٔ فرمول را افقی ببین

اما یک شرطِ همیشگی هست که فراموش‌کردنش جوابِ درست را غلط می‌کند: هر عبارتِ داخلِ لگاریتم باید مثبت باشد و جوابِ نهایی باید در این شرط بررسی شود.

مثال: log⁡5(x+6)+log⁡5(x+2)=1\log_5(x+6)+\log_5(x+2)=1ادامهٔ فرمول را افقی ببین. سمتِ چپ را به log⁡5[(x+6)(x+2)]\log_5[(x+6)(x+2)]ادامهٔ فرمول را افقی ببین تبدیل و راست را log⁡55\log_5 5ادامهٔ فرمول را افقی ببین بنویسید:

(x+6)(x+2)=5  ⟹  x2+8x+7=0  ⟹  x=−7 یا x=−1(x+6)(x+2)=5 \implies x^2+8x+7=0 \implies x=-7 \text{ یا } x=-1ادامهٔ فرمول را افقی ببین

x=−7x=-7ادامهٔ فرمول را افقی ببین رد می‌شود چون x+6=−1<0x+6=-1<0ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ تنها جوابِ قابل‌قبول x=−1x=-1ادامهٔ فرمول را افقی ببین است.

در نامعادله‌ها هم دوباره پایه تعیین‌کننده است: برای a>1a>1ادامهٔ فرمول را افقی ببین رابطهٔ log⁡af(x)>log⁡ag(x)\log_a f(x)>\log_a g(x)ادامهٔ فرمول را افقی ببین به f(x)>g(x)>0f(x)>g(x)>0ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌رسد، و برای 0<a<10<a<1ادامهٔ فرمول را افقی ببین به 0<f(x)<g(x)0<f(x)<g(x)ادامهٔ فرمول را افقی ببین. دو نکتهٔ کوتاهِ مرتبط: اگر a>1a>1ادامهٔ فرمول را افقی ببین آنگاه log⁡ax>0\log_a x>0ادامهٔ فرمول را افقی ببین دقیقاً وقتی x>1x>1ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ و اگر 0<a<10<a<1ادامهٔ فرمول را افقی ببین برعکس، log⁡ax>0\log_a x>0ادامهٔ فرمول را افقی ببین وقتی 0<x<10<x<1ادامهٔ فرمول را افقی ببین.


درس سوم: انتقال نمودارها و کاربردها

انتقال‌ها

ضابطه تغییر
f(x)+kf(x)+kادامهٔ فرمول را افقی ببین انتقال به بالا به اندازهٔ kkادامهٔ فرمول را افقی ببین
f(x−h)f(x-h)ادامهٔ فرمول را افقی ببین انتقال به راست به اندازهٔ hhادامهٔ فرمول را افقی ببین
−f(x)-f(x)ادامهٔ فرمول را افقی ببین قرینه نسبت به محور xxادامهٔ فرمول را افقی ببین
f(−x)f(-x)ادامهٔ فرمول را افقی ببین قرینه نسبت به محور yyادامهٔ فرمول را افقی ببین
k f(x)k\,f(x)ادامهٔ فرمول را افقی ببین کشش یا فشردگی عمودی

چند نمونه: j(x)=3⋅2x−1j(x)=3\cdot2^{x-1}ادامهٔ فرمول را افقی ببین یعنی یک واحد به راست به‌علاوهٔ کششِ عمودیِ ضریبِ ۳؛ l(x)=2+log⁡3xl(x)=2+\log_3 xادامهٔ فرمول را افقی ببین یعنی دو واحد به بالا؛ و g(x)=log⁡3(x−1)g(x)=\log_3(x-1)ادامهٔ فرمول را افقی ببین یعنی یک واحد به راست، که دامنه‌اش هم به (1,+∞)(1,+\infty)ادامهٔ فرمول را افقی ببین تغییر می‌کند — انتقالِ افقیِ لگاریتم، آسمپتوتِ عمودی و دامنه را با خودش جابه‌جا می‌کند.

برای شناساییِ نمودار از روی ضابطه (و برعکس) چهار پرسش کافی است: در x=0x=0ادامهٔ فرمول را افقی ببین چه مقداری دارد؟ کجا محورِ xxادامهٔ فرمول را افقی ببین را قطع می‌کند؟ صعودی است یا نزولی (یعنی a>1a>1ادامهٔ فرمول را افقی ببین یا 0<a<10<a<1ادامهٔ فرمول را افقی ببین)؟ و آسمپتوتش افقی است (نمایی) یا عمودی (لگاریتمی)؟ آن‌گاه یک نقطهٔ معلوم، پارامترها را می‌دهد؛ مثلاً اگر y=log⁡axy=\log_a xادامهٔ فرمول را افقی ببین از (2,4)(2,4)ادامهٔ فرمول را افقی ببین بگذرد: 4=log⁡a24=\log_a 2ادامهٔ فرمول را افقی ببین، پس a4=2a^4=2ادامهٔ فرمول را افقی ببین و a=24a=\sqrt[4]{2}ادامهٔ فرمول را افقی ببین.

کاربردها

مقیاس ریشتر: log⁡E=11.8+1.5M\log E=11.8+1.5Mادامهٔ فرمول را افقی ببین که EEادامهٔ فرمول را افقی ببین انرژیِ آزادشده (ارگ) و MMادامهٔ فرمول را افقی ببین بزرگیِ زلزله است. برای زلزلهٔ بم (M=6.6M=6.6ادامهٔ فرمول را افقی ببین) داریم log⁡E=21.7\log E=21.7ادامهٔ فرمول را افقی ببین و برای رودبار-منجیل (M=7M=7ادامهٔ فرمول را افقی ببین) داریم log⁡E=22.3\log E=22.3ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ پس منجیل حدود 100.6≈410^{0.6}\approx4ادامهٔ فرمول را افقی ببین برابر بمِ پرانرژی‌تر بوده است. همین نکته نشان می‌دهد چرا مقیاسِ لگاریتمی فریبنده است: یک واحد اختلاف در ریشتر، اختلافِ انرژیِ بسیار بزرگی است.

تراز شدت صوت: βdB=10log⁡II0\beta_{dB}=10\log\frac{I}{I_0}ادامهٔ فرمول را افقی ببین با I0=10−12I_0=10^{-12}ادامهٔ فرمول را افقی ببین وات بر مترمربع (آستانهٔ شنوایی)؛ صحبتِ معمولی حدود ۶۰ و موتورِ جت حدود ۱۴۰ دسی‌بل است.

pH: pH=−log⁡[H+]\mathrm{pH}=-\log[\mathrm H^+]ادامهٔ فرمول را افقی ببین؛ محلولِ خنثی با [H+]=10−7[\mathrm H^+]=10^{-7}ادامهٔ فرمول را افقی ببین به pH=7\mathrm{pH}=7ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌رسد.

رشد جمعیت: P(t)=P0⋅ertP(t)=P_0\cdot e^{rt}ادامهٔ فرمول را افقی ببین، و زمانِ دوبرابرشدن از 2P0=P0ert2P_0=P_0e^{rt}ادامهٔ فرمول را افقی ببین به دست می‌آید: t=ln⁡2r≈0.693rt=\frac{\ln2}{r}\approx\frac{0.693}{r}ادامهٔ فرمول را افقی ببین. تقریبِ مشهورِ آن قانون ۷۲ است: با نرخِ رشدِ rrادامهٔ فرمول را افقی ببین درصد، جمعیت تقریباً در 72r\frac{72}{r}ادامهٔ فرمول را افقی ببین سال دو برابر می‌شود.

عمریابی کربن-۱۴: N(t)=N0(12)t5730N(t)=N_0\left(\frac12\right)^{\frac{t}{5730}}ادامهٔ فرمول را افقی ببین که ۵۷۳۰ سال نیمه‌عمرِ کربن-۱۴ است؛ اگر N(t)=0.6N0N(t)=0.6N_0ادامهٔ فرمول را افقی ببین باشد، لگاریتم‌گرفتن از دو طرف می‌دهد t=5730log⁡0.6log⁡0.5≈4226t=\frac{5730\log0.6}{\log0.5}\approx4226ادامهٔ فرمول را افقی ببین سال.


جمع‌بندی: دو تابع، یک آینه

ویژگی y=axy=a^xادامهٔ فرمول را افقی ببین y=log⁡axy=\log_a xادامهٔ فرمول را افقی ببین
دامنه R\mathbb{R}ادامهٔ فرمول را افقی ببین (0,+∞)(0,+\infty)ادامهٔ فرمول را افقی ببین
برد (0,+∞)(0,+\infty)ادامهٔ فرمول را افقی ببین R\mathbb{R}ادامهٔ فرمول را افقی ببین
قطع با محور yyادامهٔ فرمول را افقی ببین (0,1)(0,1)ادامهٔ فرمول را افقی ببین ندارد
قطع با محور xxادامهٔ فرمول را افقی ببین ندارد (1,0)(1,0)ادامهٔ فرمول را افقی ببین
آسمپتوت افقی y=0y=0ادامهٔ فرمول را افقی ببین عمودی x=0x=0ادامهٔ فرمول را افقی ببین
وارون log⁡ax\log_a xادامهٔ فرمول را افقی ببین axa^xادامهٔ فرمول را افقی ببین

سه تلهٔ پرتکرارِ فصل را همیشه به یاد داشته باشید: متغیر در توان یعنی نمایی و در پایه یعنی توانی؛ بردِ تابعِ نمایی هرگز صفر یا منفی نمی‌شود، پس هر جوابِ منفی در تغییرِ متغیرِ t=axt=a^xادامهٔ فرمول را افقی ببین باید حذف شود؛ و هر جوابِ معادلهٔ لگاریتمی باید در شرطِ مثبت‌بودنِ عبارتِ داخلِ لگاریتم آزموده شود، حتی اگر جبراً بی‌عیب به نظر برسد.

مباحث مرتبط

ادامه‌ی این مبحث رو ببین

با ثبت‌نام رایگان، به بانک کامل سؤال، شبیه‌ساز کنکور و تحلیل پیشرفت دسترسی داری

ثبت‌نام رایگان