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LOGARITMOS
LOGARITMOS

   
 
 
 
                                                      Logaritmo
 



 
 
 
Os logaritmos foram criados por John Napier (1550-1617) e desenvolvidos por Henry Briggs (1531-1631); foram introduzidos no intuito de facilitar cálculos mais complexos. Através de suas definições podemos transformar multiplicações em adições, divisões em subtrações, potenciações em multiplicações e radiciações em divisões.
Dados dois números reais positivos a e b, onde a ≠ 1 e a > 1 e b > 0, existe somente um número real x, tal que ax=b ou logab=x.

Temos: 


a = base do logaritmo 


b = logaritmando 


x = logaritmo
 

O logaritmo de b na base a é o expoente que devemos atribuir ao número a para obter b. 


Exemplos: log24 = 2, pois 2² = 4 

log327 = 3, pois 3³ = 27 

log12144 = 2, pois 12² = 144 


Definições: 
 

1ª propriedade – Logaritmo de 1 em qualquer base a é 0. loga1 = 0 
loga1 = x 
ax = 1 (a0 = 1) 
x = 0 


2º propriedade – O logaritmo da base, qualquer que seja a base, será 1. logaa = 1 
logaa = x 
ax = a 
x = 1 


3º propriedade logaam = m 
logaam = x 
ax = am 
x = m 


4º propriedade logab = logalogab = x → ax = b 
logac = x → ax = c 
b = c 


5º propriedade alogab= b 
alogab= x 
logab= ax 
logax = loga
x = b 

Exemplos resolvidos:

Podemos aplicar as definições de logaritmos em situações que envolvam Matemática Financeira, Química (cálculo de acidez), Física (ondulatória), Medicina, Biologia e etc. 
Logaritmo é um estudo da matemática que depende maciçamente do conhecimento sobre potenciação e as suas propriedades, pois para resolvermos, encontrarmos o valor numérico de um logaritmo é preciso desenvolver uma potência ou toda potencia pode ser transformada em um logaritmo. 
 
a x = b ↔ x = log a b 
 
Onde: a é a base 
b é logaritmando 
x é o valor do logaritmo
 
 
Propriedades operatórias dos logaritmos
 

Os logaritmos possuem inúmeras aplicações no cotidiano, a Física e a Química utilizam as funções logarítmicas nos fenômenos em que os números adquirem valores muito grandes, tornando-os menores, facilitando os cálculos e a construção de gráficos. O manuseio dos logaritmos requer algumas propriedades que são fundamentais para o seu desenvolvimento. Veja: 


• Propriedade do produto do logaritmo 

Se encontrarmos um logaritmo do tipo: loga(x * y) devemos resolvê-lo, somando o logaritmo de x na base a e o logaritmo de y na base a. 

loga (x * y) = loga x + loga y 

Exemplo: 
log2(32 * 16) = log232 + log216 = 5 + 4 = 9 


• Propriedades do quociente do logaritmo
 
Caso o logaritmo seja do tipo logax/y, devemos resolvê-lo subtraindo o logaritmo do numerador na base a pelo logaritmo do denominador também na base a. 

logax/y = logax – loga

Exemplo: 
log5(625/125) = log5625 – log5125 = 4 – 3 = 1 


• Propriedade da potência do logaritmo 

Quando um logaritmo estiver elevado a um expoente, na próxima passagem esse expoente irá multiplicar o resultado desse logaritmo, veja como: 

logaxm = m*loga

Exemplo: 
log3812 = 2*log381 = 2 * 4 = 8 



• Propriedade da raiz de um logaritmo 

Essa propriedade é baseada em outra, que é estudada na propriedade da radiciação, ela diz o seguinte: 



Essa propriedade é aplicada no logaritmo quando:
 
Exemplo: 
 

• Propriedade da mudança de base 

Existem situações nas quais precisaremos utilizar a tábua de logaritmos ou uma calculadora científica na determinação do logaritmo de um número. Mas para isso devemos trabalhar o problema no intuito de estabelecer o logaritmo na base 10, pois as tábuas e as calculadoras operam nessas condições, para isso utilizamos a propriedade da mudança de base, que consiste na seguinte definição: 
 

 
Exemplo 
 
Sistema de Logaritmos Decimais
 
 
O sistema de logaritmos decimais foi proposto por Henry Briggs com o propósito de adequar os logaritmos ao sistema de numeração decimal. No caso do sistema decimal, somente as potências de 10 com expoentes inteiros possuem logaritmos inteiros. 

Exemplos: 

log 1 = 0 
log 10 = 1 
log 100 = 2 
log 1 000 = 3 
log 10 000 = 4 
log 100 000 = 5 
log 1 000 000 = 6
 


Dessa maneira, a posição dos logaritmos de números pode ser descoberta da seguinte forma: 
Os logaritmos dos números compreendidos entre 1 e 10 possuem resultados entre 0 e 1, os compreendidos entre 10 e 100 estão entre 1 e 2, os compreendidos entre 100 e 1000 estão entre 2 e 3 e assim por diante. 

Exemplos 

Verificar entre quais números inteiros estão: 

a) log 120 100 < 120 < 1000 → 10² < 120 < 10³ → log 10² < log 120 < log 10³ → 2 < log 120 < 3 
O logaritmo de 120 está entre 2 e 3 
Usando a calculadora científica, temos log 120 = 2,079181246047624827722505692704 

b) log 1 342 1000 < 1342 < 10000 → 10³ < 1342 < 104 → log 10³ < log 1342 < log 104 → 3 < log 1342 < 4 
O logaritmo de 1342 está entre 3 e 4 
log 1342 = 3,1277525158329732698496873797248 

c) log 21 10 < 21 < 100 → 10 < 21 < 10² → log 10 < log 21 < log 10² → 1 < log 21 < 2 
O logaritmo de 21 está entre 1 e 2 
log 21 = 1,3222192947339192680072441618478 

d) log 12 326 10 000 < 12 326 < 100 000 → 104 < 12 326 < 105 → log 104 < log 12 326 < log 105 
4 < log 12 326 < 5 
log 12 326 = 4,090822163394656573599272585104 
 
 
Aplicações dos Logaritmos
 
 
Exemplo 1 

Paulo aplicou R$ 800,00 num investimento que rende 3% a.m., a juros compostos. Quanto tempo após a aplicação o saldo será de R$ 1.200,00? 


Exemplo 2 

Em uma determinada cidade a taxa de crescimento populacional e de 4% ao ano, aproximadamente. Em quantos anos a população desta cidade irá dobrar, se a taxa de crescimento continuar a mesma? 

População do ano-base = P0 
População após um ano = P0 (1,04) = P1 
População após dois anos = P0 (1,04)² = P2 

População após x anos = P0 (1,04)x = Px 

Vamos supor que a população dobrará em relação ao ano-base após x anos, temos: 


Exemplo 3 

Em quanto tempo 800 g de uma certa substância radioativa, que se desintegra a uma taxa de 2% ao ano, se reduzirá a 200 g? Use:


em que Q é a massa da substância, r é a taxa e t é o tempo em anos. 
 
                                 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS

Enunciado
1) Calcule: Log5 625 + Log 100 - Log3 27?

Vamos calcular cada um dos logaritmos separadamente.

Log5 625 é o expoente da potência de base 5 que resulta em 625:

Podemos resolver a equação exponencial decompondo 625 em fatores primos

Ou seja, 625 = 54, o que nos leva ao valor de x:

Pudemos calcular o valor de x desta forma, pois a a base 5 é positiva e diferente de 1. Se você não se lembra disto, convém consultar o tema equação exponencial para recordar esta matéria.

Então 4 é o Log5 625:

Log 100 é o expoente da potência de base 10 que resulta em 100:

O valor de x agora é óbvio.

Como sabemos, uma potência de dez com expoente natural resulta em um número começando pelo algarismo 1seguido de tantos zeros quanto indicado por este expoente.

Sabendo-se disto, se o número 100 possui 2 zeros após o 1, é porque o expoente da potencia de base dez é igual a dois (102 = 100), isto é, x = 2.

Então 2 é o Log 100:

Por último, o Log3 27 é igual a 3, pois este é o expoente ao qual devemos elevar a base também 3 para obtermos27:

Se você tem dúvidas quanto a isto, também pode decompor o número 27 em fatores primos como fizemos com oLog5 625.

Realizando as substituições na expressão original temos:

RespostaLog5 625 + Log 100 - Log3 27 = 3.

 

Enunciado2) Considerando-se Log7 10 = 1,1833. Qual é o Log7 70?

Para a solução deste problema vamos recorrer à propriedade do logaritmo de um produto.

Utilizaremos esta propriedade, pois através dela podemos montar uma outra expressão com dois logaritmos conhecidos. Um é o Log7 10, obtido do enunciado e o outro é o Log7 7 que como sabemos é igual a 1.

É sabido que 70 é o produto de 7 por 10. Então temos que:

Através da propriedade do logaritmo de um produto podemos assim expressar o Log7 70:

Log7 7 = 1 pois:

Conforme o enunciado, o Log7 10 = 1,1833, então substituindo tais valores na expressão, temos:

RespostaLog7 70 = 2,1833.

 

Enunciado3) Calcule o Log3 5 sabendo que o Log3 45 = 3,464974?

Novamente, para solucionarmos este problema vamos recorrer a uma das propriedades dos logaritmos.

Log3 45 é fornecido pelo enunciado. Precisamos de algum outro logaritmo fácil de calcular, que nos permita doLog3 45 chegar ao Log3 5.

Uma forma de partindo de 45 chegarmos a 5, é dividirmos 45 por 9.

Como podemos facilmente calcular o Log3 9, vamos recorrer à propriedade do logaritmo de um quociente para solucionarmos esta questão.

A partir do explicado acima podemos escrever que:

Então, recorrendo à propriedade do logaritmo de um quociente temos:

, visto que 3 elevado ao quadrado é igual a 9:

Portanto, ao substituirmos os valores conhecidos chegamos ao resultado desejado:

RespostaLog3 5 = 1,464974.

 

Enunciado4) -1,494850 é um logaritmo decimal na forma negativa. Qual é a sua forma preparada?

Obtemos a característica subtraindo 1 da parte inteira (-1), resultando em -2 e a escrevemos utilizando o traço sobre a mesma, sem o sinal de negativo:

A mantissa obtemos subtraindo de 1 o número formado por "0," seguido da parte decimal 494850:

Logo a mantissa é igual a 505150.

Já que a característica é igual a 2 e a mantissa é igual a 505150, o logaritmo decimal na forma preparada é igual a2,505150.

RespostaNa forma preparada o logaritmo decimal é 2,505150.

 

Enunciado5) Qual é a forma negativa do logaritmo decimal 1,511883?

Vamos realizar a conversão separando o número em duas partes.

A primeira parte é obtida somando-se 1 à característica 1 (-1):

Para a segunda parte subtraímos o 0,511883, referente à mantissa precedida de "0,", de 1:

Concluindo subtraímos as partes obtidas:

RespostaA forma negativa deste logaritmo decimal é -0,488117.

 

Enunciado6) O logaritmo decimal de 0,2 é igual a -0,698970 na sua forma negativa. Qual é o logaritmo decimal de 200?

Já que Log 0,2 está na sua forma negativa, devemos primeiramente obter a sua mantissa, visto que ela não é a parte decimal do logaritmo informado.

Já vimos que isto sempre acontece quando o logaritmando é maior que 0 e menor que 1 e no caso deste exercício o logaritmando é igual a 0,2.

Para a obtenção da mantissa do Log 0,2, simplesmente vamos subtrair 0,698970. Estamos considerando apenas os algarismos da parte decimal (698970) do logaritmo informado no enunciado, acrescentando o "0," na frente:

Portanto a mantissa do Log 0,2 é igual a 301030.

Visto que os logaritmos decimais de dois números que diferem entre si somente pela posição da vírgula, possuem a mesma mantissa, então ambos os logaritmos decimais de 0,2 e 200 possuem a mantissa 301030. O que difere neles é a característica.

Para obtermos a característica do Log 200, basta subtrairmos 1 do número de algarismos da parte inteira de 200:

Com característica igual a 2 e mantissa igual a 301030, o logaritmo decimal de 200 é igual a 2,301030.

RespostaLog 200 = 2,301030.

 

Enunciado7) Utilizando a tábua de logaritmos calcule a raiz quadrada de 961.

Atribuindo à variável x a raiz quadrada de 961, podemos escrever a seguinte equação:

Recorrendo a logaritmos chegamos a esta equação equivalente:

Agora vamos recorrer à propriedade dos logaritmos que diz que para qualquer valor de M natural, diferente de zero, o logaritmo da raiz  na base b é igual ao produto do inverso do índice M pelo logaritmo de N, também na base b:

Aplicando a propriedade temos:

Chegamos então à seguinte equação:

Recorrendo à tábua de logaritmos vamos obter o log 961.

Para isto vamos começar procurando pela mantissa do log 9,61 que se encontra no cruzamento da linha 96 com a coluna 1, que é 982723.

Na linha 96 se encontram as mantissas dos números de três algarismos de 9,61 a 9,69, ou de 961 a 969 se você preferir.

A mantissa do log 961 é igual a 982723, já a sua característica é igual a 2, visto que este é o número de algarismos da sua parte inteira reduzida em uma unidade:

Portanto, o log 961 = 2,982723.

Desconsiderando-se os erros de arredondamento, 2,982723 é o expoente ao qual 10 deve ser elevado para obtermos 961:

Voltando à equação temos:

Note que o resultado foi arredondado em seis casas decimais, pois esté o número de algarismos que estamos utilizando nas mantissas da tábua de logaritmos.

Temos então à seguinte equação:

Já vimos que os logaritmos decimais com característica igual a 1 são de números maiores, ou iguais a 10 e menores que 100.

Então a raiz quadrada de 961 encontra-se entre os números 10 e 100, mas que número será este?

Procuremos pela mantissa 491362 na tábua de logaritmos.

Ela é encontrada na linha 31, coluna 0.

Isto quer dizer que números como 0,313,131 e 310, dentre outros, que diferemm entre si apenas pela posição da vírgula, possuem a mesma mantissa 491362.

Destes números relacionados, apenas o número 31 situa-se entre os números 10 e 100, portanto 31 é a raiz quadrada de 961.

Apenas para que você tenha noção disto, este procedimento todo se resume a isto:

RespostaA raiz quadrada de 961 é 31.

 

Enunciado8) A diferença entre dois números positivos é 4207,5 e a diferença entre os logaritmos decimais destes dois números é igual a 2. Que números são estes?

Vamos chamar de M o número maior e de N o número menor.

O enunciado diz que:

Isto quer dizer que ambos os logaritmos possuem a mesma mantissa e sendo assim eles diferem entre si apenas pela posição da vírgula, significando que se dividirmos o número maior pelo número menor o resultado será igual a102:

Através do enunciado também sabemos que:

Podemos então montar o seguinte sistema de equação do primeiro grau com duas incognitas

Vamos isolar a variável M da segunda equação:

Agora vamos substituir a variável M da primeira equação:

Substituindo o valor da variável N da primeira equação:

RespostaOs números são 4250 e 42,5.

 

Enunciado9) Calcule o Log24 6 sabendo que o Log27 6 = x que o Log27 4 = y.

Para a resolução deste problema vamos partir do princípio que:

Esta é a propriedade que nos permite realizar a mudança de base de um logaritmo.

Recorrendo a ela temos:

Como o Log27 6 = x, podemos realizar tal substituição na equação. Além disto iremos aproveitar para escrever o logaritmando 24, no denominador da fração, como o produto de 6 por 4:

Agora vamos recorrer à propriedade do logaritmo de um produto:

Já que o Log27 6 = x e o Log27 4 = y, vamos realizar estas substituições na equação:

Portanto:

Resposta.

 

Enunciado10) Se o Log60 3 = x que o Log60 6 = y, qual é o Log18 2?

O objetivo desta questão é escrevermos o Log18 2 em função de x e y.

Para alcançarmos tal objetivo faremos algumas operações para que partindo do Log18 2, passemos pelos Log60 3e de Log60 6.

Para começar vamos passar o Log18 2 para a base 60.

Para isto vamos recorrer à propriedade da mudança de base de um logaritmo:

Então para a = 2b = 18 e c = 60, temos:

O logaritmando 2, no numerador da fração pode ser escrito como a razão de 6 para 3, assim como o logaritmando18, no denominador da fração pode ser escrito como produto de 6 por 3. O motivo disto é nos direcionarmos aos logaritmos no enunciado:

No numerador vamos aplicar a propriedade do logaritmo de um quociente e no denominador a propriedade do logaritmo de um produto, quando aí sim, iremos obter os logaritmos no enunciado:

Pronto, agora chegamos a um ponto no qual só precisamos trocar o Log60 3 e o Log60 6 por x e yrespectivamente:

Resposta.