La Función Logarítmica
Sitio: | PROFEARAUCO.CL |
Curso: | Media 3 |
Libro: | La Función Logarítmica |
Imprimido por: | Invitado |
Día: | sábado, 6 de septiembre de 2025, 12:39 |
1. Introducción a los Logaritmos
Introducción a los Logaritmos
¿Por qué Logaritmos?
Hasta ahora, hemos trabajado con funciones exponenciales, donde la variable x está en el exponente: \( f(x) = a \cdot b^x \). Pero, ¿qué pasa si la incógnita es el exponente?
🌍 El Desafío: Despejar el Exponente
Considera estas preguntas:
- Una población de 1000 bacterias se duplica cada hora (\( P(t) = 1000 \cdot 2^t \)). ¿En cuánto tiempo llegará a 8000?
- Inviertes $100 al 5% anual. ¿Cuántos años tardarás en duplicar tu dinero?
Para resolverlas, necesitamos "bajar" la incógnita del exponente. La herramienta para esto es el logaritmo.
Definición de Logaritmo
El logaritmo es la operación inversa de la exponenciación.
📐 Definición Formal de Logaritmo
La expresión exponencial y la logarítmica son equivalentes:
\( b^y = x \quad \Longleftrightarrow \quad \log_b(x) = y \)
Se lee: "El logaritmo en base b de x es igual a y".
⚠️ Condiciones Importantes
- La base (b) debe ser un número positivo y distinto de 1. (\( b > 0, b \neq 1 \))
- El argumento (x) debe ser un número positivo. (\( x > 0 \))
Logaritmos Comunes y Naturales
🤓 Dos Logaritmos Especiales
- Logaritmo Común (base 10): Es el que más se usa en ciencia e ingeniería. Si la base no está escrita, se asume que es 10. Se denota como \( \log(x) \).
Ej: \( \log(100) = \log_{10}(100) = 2 \) - Logaritmo Natural (base e): Fundamental en cálculo y finanzas. Su base es el número de Euler, \( e \approx 2.718 \). Se denota como \( \ln(x) \).
Ej: \( \ln(e) = \log_e(e) = 1 \)
Cálculo Mental de Logaritmos
💡 El Truco para Calcular Logaritmos Simples
Para calcular \( \log_b(x) \), simplemente pregúntate:
"¿A qué exponente debo elevar la base (b) para obtener el argumento (x)?"
Por ejemplo, para \( \log_4(16) \), te preguntas: "¿4 elevado a qué número me da 16?". La respuesta es 2, porque \( 4^2=16 \).
🧪 Aplicando la Definición: Ejemplos Clave
La mejor forma de entender los logaritmos es ver la definición en acción. Cada uno de estos ejemplos responde a la pregunta: "¿A qué exponente debo elevar la base para obtener el argumento?"
- \( \log_2(8) = 3 \) porque \( 2^3 = 8 \)
- \( \log_{10}(100) = 2 \) porque \( 10^2 = 100 \)
- \( \log_5(25) = 2 \) porque \( 5^2 = 25 \)
- \( \log_3(1) = 0 \) porque \( 3^0 = 1 \)
- \( \log_2(\frac{1}{2}) = -1 \) porque \( 2^{-1} = \frac{1}{2} \)
- \( \log_2(\frac{1}{2}) = -1 \) porque \( 2^{-1} = \frac{1}{2} \)
- \( \ln(e^2) = 2 \) porque el exponente al que hay que elevar 'e' para obtener 'e²' es 2.
Ejercicios de Práctica
1. Escribe las siguientes expresiones exponenciales en forma logarítmica:
- \( 2^5 = 32 \)
- \( 10^3 = 1000 \)
- \( 3^{-2} = \frac{1}{9} \)
- \( 16^{\frac{1}{2}} = 4 \)
- \( \log_2(32) = 5 \)
- \( \log_{10}(1000) = 3 \) (o \( \log(1000) = 3 \))
- \( \log_3(\frac{1}{9}) = -2 \)
- \( \log_{16}(4) = \frac{1}{2} \)
2. Escribe las siguientes expresiones logarítmicas en forma exponencial:
- \( \log_5(25) = 2 \)
- \( \log(100) = 2 \)
- \( \log_2(\frac{1}{8}) = -3 \)
- \( \log_9(3) = \frac{1}{2} \)
- \( 5^2 = 25 \)
- \( 10^2 = 100 \)
- \( 2^{-3} = \frac{1}{8} \)
- \( 9^{\frac{1}{2}} = 3 \)
3. Calcula los siguientes logaritmos (sin calculadora):
- \( \log_2(16) \)
- \( \log_3(9) \)
- \( \log(1000) \)
- \( \log_5(1) \)
- \( \log_4(2) \)
- \( \log_2(\frac{1}{4}) \)
- \( \ln(e) \)
- \( \ln(e^3) \)
- 4 (porque \( 2^4 = 16 \))
- 2 (porque \( 3^2 = 9 \))
- 3 (porque \( 10^3 = 1000 \))
- 0 (porque cualquier base elevada a 0 es 1)
- 1/2 (porque \( 4^{\frac{1}{2}} = \sqrt{4} = 2 \))
- -2 (porque \( 2^{-2} = \frac{1}{4} \))
- 1 (porque \( e^1 = e \))
- 3 (porque el exponente de 'e' es 3)
4. Usa una calculadora para encontrar los siguientes logaritmos (aproxima a dos decimales):
- log(50)
- ln(10)
- log(0.1)
- ln(1)
- log(50) ≈ 1.70
- ln(10) ≈ 2.30
- log(0.1) = -1
- ln(1) = 0
5. ¿Entre qué dos números enteros consecutivos está \( \log_2(50) \)?
Debemos buscar las potencias de 2 que "rodean" a 50:
- Sabemos que \( 2^5 = 32 \)
- Y que \( 2^6 = 64 \)
Como 50 está entre 32 y 64, entonces \( \log_2(50) \) debe estar entre 5 y 6.
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2. Propiedades de los Logaritmos
Propiedades de los Logaritmos
Repaso: Definición de Logaritmo
Recordemos que el logaritmo es el exponente. La forma exponencial y la logarítmica son dos caras de la misma moneda: \( b^y = x \Longleftrightarrow \log_b(x) = y \).
Propiedades Fundamentales
📐 Reglas de los Logaritmos
Las siguientes propiedades son válidas para cualquier base 'b' permitida y para cualquier argumento positivo 'x' e 'y'.
- Logaritmo de un producto: \( \log_b(x \cdot y) = \log_b(x) + \log_b(y) \)
- Logaritmo de un cociente: \( \log_b(\frac{x}{y}) = \log_b(x) - \log_b(y) \)
- Logaritmo de una potencia: \( \log_b(x^n) = n \cdot \log_b(x) \)
- Logaritmo de la base: \( \log_b(b) = 1 \)
- Logaritmo de 1: \( \log_b(1) = 0 \)
- Cambio de Base: \( \log_a(x) = \frac{\log_b(x)}{\log_b(a)} \)
Ejemplos de las Propiedades en Acción
Veamos cómo se aplican las propiedades principales con ejemplos concretos:
- Propiedad 3 (Producto): Para calcular \( \log_2(8 \cdot 4) \), lo separamos en una suma.
\( \log_2(8 \cdot 4) = \log_2(8) + \log_2(4) = 3 + 2 = 5 \)
(Verificación: \(8 \cdot 4 = 32\), y \(2^5 = 32\)) - Propiedad 4 (Cociente): Para calcular \( \log(\frac{100}{10}) \), lo separamos en una resta.
\( \log(\frac{100}{10}) = \log(100) - \log(10) = 2 - 1 = 1 \)
(Verificación: \(100/10 = 10\), y \(10^1 = 10\)) - Propiedad 5 (Potencia): Para calcular \( \log_2(8^3) \), "bajamos" el exponente para multiplicar.
\( \log_2(8^3) = 3 \cdot \log_2(8) = 3 \cdot 3 = 9 \)
(Verificación: \(8^3 = 512\), y \(2^9 = 512\)) - Propiedad 6 (Cambio de Base): Para calcular \( \log_2(5) \) en una calculadora estándar.
\( \log_2(5) = \frac{\log(5)}{\log(2)} \approx \frac{0.699}{0.301} \approx 2.32 \)
💡 La Propiedad "Mágica"
La propiedad del logaritmo de una potencia, \( \log_b(x^n) = n \cdot \log_b(x) \), es la más importante para resolver ecuaciones exponenciales. Es la que nos permite "bajar" la incógnita del exponente y despejarla.
⚠️ Errores Comunes que Debes Evitar
¡Cuidado! Los logaritmos no se distribuyen sobre sumas o restas. Estas igualdades son FALSAS:
- \( \log_b(x + y) \neq \log_b(x) + \log_b(y) \)
- \( \log_b(x - y) \neq \log_b(x) - \log_b(y) \)
- \( \frac{\log_b(x)}{\log_b(y)} \neq \log_b(x-y) \)
Ejercicios
1. Calcula, sin usar calculadora:
- \( \log_7(1) \)
- \( \log_5(5) \)
- \( \log(10) \)
- \( \ln(e) \)
- 0 (Logaritmo de 1)
- 1 (Logaritmo de la base)
- 1 (Logaritmo de la base 10)
- 1 (Logaritmo de la base e)
2. Expresa como un solo logaritmo:
- \( \log_2(5) + \log_2(3) \)
- \( \log(100) - \log(10) \)
- \( 3 \cdot \log_5(4) \)
- \( \log_3(10) + \log_3(2) - \log_3(4) \)
- \( 2\log(5) + \log(4) \)
- \( \log_2(20) - 2\log_2(5) \)
- \( \log_2(5 \cdot 3) = \log_2(15) \)
- \( \log(\frac{100}{10}) = \log(10) = 1 \)
- \( \log_5(4^3) = \log_5(64) \)
- \( \log_3(\frac{10 \cdot 2}{4}) = \log_3(5) \)
- \( \log(5^2 \cdot 4) = \log(25 \cdot 4) = \log(100) = 2 \)
- \( \log_2(20) - \log_2(5^2) = \log_2(\frac{20}{25}) = \log_2(\frac{4}{5})\)
3. Simplifica las siguientes expresiones:
- \( \log_3(9 \cdot 27) \)
- \( \log_2(64/16) \)
- \( \log_5(25^4) \)
- \( \log(1000^6) \)
- \( \log_2(8) + \log_2(4) - \log_2(2) \)
- \( 2\log_3(9) + \log_3(3) - \log_3(27) \)
- \( \log_4(8) + \log_4(2) \)
- \( \log(\sqrt{10}) \)
- \( \log_3(9) + \log_3(27) = 2 + 3 = 5 \)
- \( \log_2(64) - \log_2(16) = 6 - 4 = 2 \)
- \( 4 \cdot \log_5(25) = 4 \cdot 2 = 8 \)
- \( 6 \cdot \log(1000) = 6 \cdot 3 = 18 \)
- \( 3 + 2 - 1 = 4 \)
- \( 2 \cdot 2 + 1 - 3 = 4 + 1 - 3 = 2\)
- \( \log_4(8 \cdot 2) = \log_4(16) = 2 \)
- \( \log(10^{\frac{1}{2}}) = \frac{1}{2}\log(10) = \frac{1}{2} \)
4. Si \( \log_2(x) = 3 \) y \( \log_2(y) = 4 \), calcula:
- \( \log_2(xy) \)
- \( \log_2(\frac{x}{y}) \)
- \( \log_2(x^5) \)
- \( \log_2(\sqrt{x}) \)
- \( \log_2(x^2y^3) \)
- \( \log_2(\frac{1}{x}) \)
- \( \log_2(x) + \log_2(y) = 3 + 4 = 7 \)
- \( \log_2(x) - \log_2(y) = 3 - 4 = -1 \)
- \( 5 \cdot \log_2(x) = 5 \cdot 3 = 15 \)
- \( \frac{1}{2}\log_2(x) = \frac{1}{2} \cdot 3 = 1.5 \)
- \( 2\log_2(x) + 3\log_2(y) = 2 \cdot 3 + 3 \cdot 4 = 6 + 12 = 18 \)
- \( -1 \cdot \log_2(x) = -3 \)
5. Usa la propiedad de cambio de base para calcular \( \log_2(7) \) con tres decimales.
\( \log_2(7) = \frac{\log(7)}{\log(2)} \approx \frac{0.845}{0.301} \approx 2.807 \)
6. Sabiendo que \( \log(2) \approx 0.301 \) y que \( \log(3) \approx 0.477 \), calcula \( \log(6) \) y \( \log(18) \).
\( \log(6) = \log(2 \cdot 3) = \log(2) + \log(3) \approx 0.301+0.477 = 0.778 \)
\( \log(18) = \log(2 \cdot 3^2) = \log(2) + 2\log(3) \approx 0.301 + 2(0.477) = 1.255 \)
7. Si \( \log(a) = x \), ¿cuál es el valor de \( \log(100a) \)?
\( \log(100a) = \log(100) + \log(a) = 2 + x \)
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3. La Función Logarítmica
La Función Logarítmica
Repaso: ¿Qué es un Logaritmo?
Recordemos que el logaritmo es la operación inversa de la exponenciación. Es el exponente al que se debe elevar una base para obtener un cierto número: \( b^y = x \Longleftrightarrow \log_b(x) = y \).
Definición de la Función Logarítmica
📐 Función Logarítmica
La función logarítmica con base *b* se define como:
\( f(x) = \log_b(x) \)
⚠️ Restricciones Fundamentales
Para que la función logarítmica esté bien definida en los números reales, se deben cumplir siempre estas condiciones:
- Argumento positivo (\(x > 0\)): No se puede calcular el logaritmo de cero o de un número negativo. Esto es porque una base positiva elevada a cualquier exponente siempre da un resultado positivo.
- Base positiva y distinta de 1 (\(b > 0\) y \(b \neq 1\)): Estas son las mismas condiciones que para la función exponencial, para asegurar que la función se comporte de manera predecible y tenga una inversa.
Relación Inversa con la Función Exponencial
🤓 Funciones Inversas
La función logarítmica es la inversa de la función exponencial con la misma base. Esto tiene dos consecuencias importantes:
- Cancelación: Una función "deshace" lo que la otra hace.
- \( b^{\log_b(x)} = x \) (para todo x > 0)
- \( \log_b(b^x) = x \) (para todo x real)
- Simetría Gráfica: Las gráficas de \( y = b^x \) y \( y = \log_b(x) \) son un reflejo la una de la otra a través de la recta diagonal \( y = x \).
Dominio, Recorrido y Gráfica
💡 Características Clave de \( f(x) = \log_b(x) \)
- Dominio: Todos los reales positivos. \( (0, \infty) \).
- Recorrido: Todos los números reales. \( (-\infty, \infty) \) o \( \mathbb{R} \).
- Intersección Eje X: Siempre en el punto (1, 0), ya que \( \log_b(1) = 0 \).
- Asíntota Vertical: El eje Y (la recta x = 0) es una asíntota. La gráfica se acerca a ella pero nunca la toca.
- Comportamiento: Si la base \(b > 1\), la función es creciente. Si \(0 < b < 1\), es decreciente.
Análisis de un Ejemplo: \( f(x) = \log_2(x) \)
Analicemos la función \( f(x) = \log_2(x) \) paso a paso para entender su comportamiento y características.
1. Evaluación en Puntos Clave
Calculamos el valor de la función para varios valores de 'x':
- Si x = 8, \( f(8) = \log_2(8) = 3 \)
- Si x = 4, \( f(4) = \log_2(4) = 2 \)
- Si x = 1, \( f(1) = \log_2(1) = 0 \)
- Si x = 1/2, \( f(\frac{1}{2}) = \log_2(\frac{1}{2}) = -1 \)
- Si x = 0 o x = -1, la función no está definida.
2. Tabla de Valores
Organicemos estos puntos en una tabla para visualizar la relación:
x | f(x) = log₂(x) |
---|---|
8 | 3 |
4 | 2 |
1 | 0 |
1/2 | -1 |
3. Gráfica de la Función
Al graficar los puntos de la tabla y unirlos con una curva suave, obtenemos la siguiente gráfica:
[Aquí insertas la imagen de la gráfica de f(x) = log₂(x)]
4. Resumen de Características
Observando la tabla y la gráfica, podemos concluir las características generales de la función:
- Dominio: El conjunto de valores que 'x' puede tomar es \( (0, \infty) \).
- Recorrido: El conjunto de valores que 'f(x)' puede tomar es \( \mathbb{R} \).
- Intersección Eje X: El punto (1, 0).
- Asíntota Vertical: La recta x = 0 (el eje Y).
- Comportamiento: La función es creciente en todo su dominio.
Análisis de un Ejemplo: Base entre 0 y 1 (0 < a < 1)
Ahora, analicemos la función \(f(x) = \log_{\frac{1}{2}}(x)\) paso a paso para entender su comportamiento y características. Este es un ejemplo de una función logarítmica decreciente.
1. Evaluación en Puntos Clave
Calculamos el valor de la función para varios valores de 'x' usando la definición \((\frac{1}{2})^y = x\):
- Si x = 8, buscamos un exponente 'y' tal que \((\frac{1}{2})^y = 8\). Como \((\frac{1}{2})^{-3} = (2^{-1})^{-3} = 2^3 = 8\), entonces \(f(8) = -3\).
- Si x = 4, buscamos 'y' tal que \((\frac{1}{2})^y = 4\). Como \((\frac{1}{2})^{-2} = (2^{-1})^{-2} = 2^2 = 4\), entonces \(f(4) = -2\).
- Si x = 1, buscamos 'y' tal que \((\frac{1}{2})^y = 1\). Cualquier base elevada a 0 es 1, así que \(f(1) = 0\).
- Si x = 1/2, buscamos 'y' tal que \((\frac{1}{2})^y = \frac{1}{2}\). Claramente, el exponente es 1, así que \(f(\frac{1}{2}) = 1\).
- Si x = 1/4, buscamos 'y' tal que \((\frac{1}{2})^y = \frac{1}{4}\). Como \((\frac{1}{2})^2 = \frac{1}{4}\), entonces \(f(\frac{1}{4}) = 2\).
- Si x = 0 o x es negativo, la función no está definida.
2. Tabla de Valores
Organicemos estos puntos en una tabla para visualizar la relación:
x | f(x) = log₁/₂(x) |
---|---|
8 | -3 |
4 | -2 |
1 | 0 |
1/2 | 1 |
1/4 | 2 |
3. Gráfica de la Función
Al graficar los puntos de la tabla y unirlos con una curva suave, obtenemos la siguiente gráfica. Observa cómo la curva desciende de izquierda a derecha.
[Aquí insertas la imagen de la gráfica de f(x) = log₁/₂(x)]
4. Resumen de Características
Análisis Final: Observando la tabla y la gráfica, podemos confirmar las características generales de esta función logarítmica decreciente:- Dominio: El conjunto de valores que 'x' puede tomar es \((0, +\infty)\).
- Recorrido: El conjunto de valores de 'y' es todos los números reales \((-\infty, +\infty)\).
- Intersección Eje X: El punto \((1, 0)\).
- Asíntota Vertical: La recta \(x = 0\) (el eje Y).
- Comportamiento: La función es decreciente en todo su dominio. A medida que 'x' aumenta, 'y' disminuye.
Un error muy común es pensar que todas las funciones logarítmicas son crecientes. La verdad es que su comportamiento depende completamente del valor de la base a. Usemos nuestros dos ejemplos para comparar:
- Base mayor que 1 (a > 1): En el caso de \(f(x) = \log_2(x)\), la función es CRECIENTE. A medida que x aumenta, el valor de y también aumenta. La gráfica "sube" de izquierda a derecha.
- Base entre 0 y 1 (0 < a < 1): En el caso de \(f(x) = \log_{\frac{1}{2}}(x)\), la función es DECRECIENTE. A medida que x aumenta, el valor de y disminuye. La gráfica "baja" de izquierda a derecha.
La lección principal: ¡Siempre revisa si la base es mayor que 1 o si está entre 0 y 1 antes de describir el comportamiento de la función!
Ejercicios
1. Para cada función, identifica la base y determina si es creciente o decreciente:
- \( f(x) = \log_3(x) \)
- \( g(x) = \log_{\frac{1}{2}}(x) \)
- \( h(x) = \log(x) \)
- \( y = \ln(x) \)
- Base: 3. Como \(3 > 1\), es creciente.
- Base: 1/2. Como \(0 < 1/2 < 1\), es decreciente.
- Base: 10. Como \(10 > 1\), es creciente.
- Base: e (\(\approx 2.718\)). Como \(e > 1\), es creciente.
2. Calcula los siguientes valores (sin calculadora):
- \( \log_2(8) \)
- \( \log_5(1) \)
- \( \log(100) \)
- \( \ln(e) \)
- \( \log_3(\frac{1}{9}) \)
- \( \log_4(2) \)
- 3
- 0
- 2
- 1
- -2
- 1/2
3. ¿Cuál es el dominio y el recorrido de la función \( f(x) = \log_5(x) \)?
Dominio: \( (0, \infty) \) (todos los números reales positivos).
Recorrido: \( \mathbb{R} \) (todos los números reales).
4. ¿En qué punto la gráfica de \( f(x) = \log_7(x) \) intersecta el eje x?
En el punto (1, 0). Todas las funciones logarítmicas básicas lo hacen.
5. La gráfica de \( y = \log_b(x) \) pasa por el punto (9, 2). ¿Cuál es el valor de b?
Si la gráfica pasa por (9, 2), entonces \( \log_b(9) = 2 \). Pasando a forma exponencial, esto significa que \( b^2 = 9 \). Por lo tanto, b = 3 (la base debe ser positiva).
6. Si \( f(x) = 2^x \) y \( g(x) = \log_2(x) \), calcula:
- f(g(8))
- g(f(4))
Esto demuestra la propiedad de la función inversa:
- \( f(g(8)) = 2^{\log_2(8)} = 8 \)
- \( g(f(4)) = \log_2(2^4) = 4 \)
7. Si \( f(x) = \log(x) \), ¿cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera?
- f(100) = 10
- f(1) = 1
- f(0) = 1
- f(10) = 1
- f(1000) = 2
Respuesta correcta: d) f(10) = 1
Explicación: \( \log(10) = \log_{10}(10) = 1 \), porque \( 10^1 = 10 \).
8. ¿Cuál de las siguientes descripciones corresponde a la gráfica de \( f(x) = \log_2(x) \)?
- Una curva creciente que pasa por (1, 0) y tiene al eje Y como asíntota.
- Una curva decreciente que pasa por (1, 0) y tiene al eje Y como asíntota.
- Una línea recta que pasa por (0, 1).
- Una curva creciente que pasa por (0, 1) y tiene al eje X como asíntota.
Respuesta correcta: a) Una curva creciente (porque la base 2 > 1) que pasa por (1, 0) y se acerca al eje Y (asíntota vertical).
9. ¿Cuál es el dominio de la función \( f(x) = \log_3(x - 5) \)?
Para que el logaritmo esté definido, el argumento debe ser estrictamente positivo. Por lo tanto, planteamos la inecuación:
\( x - 5 > 0 \)
\( x > 5 \)
Dominio: \( (5, \infty) \)
10. La gráfica de la función \( f(x) = \log_4(x) \) es una reflexión simétrica de la gráfica de la función exponencial \( g(x) = 4^x \) a través de una recta. ¿Cuál es la ecuación de esa recta?
La recta de simetría entre una función y su inversa es siempre \( y = x \).
11. Completa la siguiente tabla de valores para la función \( f(x) = \log_3(x) \):
x | f(x) |
---|---|
9 | ? |
1 | ? |
1/3 | ? |
Calculamos cada valor:
- \( \log_3(9) = 2 \), porque \(3^2=9\).
- \( \log_3(1) = 0 \), porque \(3^0=1\).
- \( \log_3(1/3) = -1 \), porque \(3^{-1}=1/3\).
12. ¿Cuál es la ecuación de la asíntota vertical de la función \( f(x) = \log_3(x - 5) \)?
La asíntota vertical de una función logarítmica ocurre en el valor de 'x' que hace que su argumento sea igual a cero.
Igualamos el argumento a cero y resolvemos:
\( x - 5 = 0 \)
\( x = 5 \)
Por lo tanto, la ecuación de la asíntota vertical es \( x = 5 \).
Nota: Fíjate que la asíntota vertical (\(x=5\)) es precisamente la frontera del dominio de la función, que es \( (5, \infty) \).
13. ¿En qué punto la gráfica de la función \( f(x) = \log_4(x) \) intersecta el eje Y?
No intersecta el eje Y.
La intersección con el eje Y ocurre cuando \(x=0\), pero el dominio de cualquier función logarítmica básica son los reales positivos (\(x > 0\)). Como 'x' nunca puede ser 0, la gráfica nunca tocará o cruzará el eje Y. De hecho, el eje Y (la recta \(x=0\)) es su asíntota vertical.
14. ¿Cuál es el punto de intersección con el eje X para la función \( f(x) = \log_2(x - 8) \)?
La intersección con el eje X ocurre cuando el valor de la función es 0, es decir, cuando \(f(x) = 0\).
Planteamos la ecuación:
\( \log_2(x - 8) = 0 \)
Para resolverla, la pasamos a su forma exponencial:
\( 2^0 = x - 8 \)
\( 1 = x - 8 \)
\( x = 9 \)
Por lo tanto, la intersección con el eje X es en el punto (9, 0).
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4. Práctica
Evaluación Formativa: Logaritmos y su Función
A continuación, encontrarás una serie de 30 preguntas de selección múltiple para que puedas poner a prueba tus conocimientos sobre la definición, propiedades y la función logarítmica. ¡Mucho éxito!
Parte I: Introducción a los Logaritmos
1. La expresión \( \log_5(25) = 2 \) es equivalente a:
- \( 2^5 = 25 \)
- \( 5^2 = 25 \)
- \( 25^2 = 5 \)
- \( 5^{25} = 2 \)
Respuesta correcta: b). La definición de logaritmo es \( \log_b(x) = y \Longleftrightarrow b^y = x \).
2. ¿Cuál es el valor de \( \log_7(1) \)?
- 7
- 1
- 0
- No está definido
Respuesta correcta: c). El logaritmo de 1 en cualquier base válida es siempre 0, ya que \( b^0 = 1 \).
3. ¿Cuál es el valor de \( \log(1000) \)?
- 10
- 3
- 100
- 2
Respuesta correcta: b). Cuando la base no se escribe, se asume que es 10. \( \log_{10}(1000) = 3 \) porque \( 10^3 = 1000 \).
4. ¿Cuál es la base en la expresión \( \ln(x) \)?
- 10
- No tiene base
- x
- e
Respuesta correcta: d). El logaritmo natural, denotado como \( \ln \), tiene como base el número de Euler, \( e \).
5. ¿Cuál es el valor de \( \log_4(64) \)?
- 3
- 4
- 16
- 2
Respuesta correcta: a). Buscamos el exponente al que se debe elevar 4 para obtener 64. \( 4^3 = 64 \).
6. ¿Cuál de las siguientes expresiones no está definida en los números reales?
- \( \log_2(1/8) \)
- \( \log(0.1) \)
- \( \log_5(-25) \)
- \( \log_{1/2}(4) \)
Respuesta correcta: c). El argumento de un logaritmo debe ser siempre un número real positivo.
7. La expresión \( 3^4 = 81 \) se puede escribir en forma logarítmica como:
- \( \log_4(3) = 81 \)
- \( \log_3(81) = 4 \)
- \( \log_3(4) = 81 \)
- \( \log_{81}(3) = 4 \)
Respuesta correcta: b). Siguiendo la equivalencia, la base de la potencia (3) es la base del logaritmo, y el resultado (81) es el argumento.
8. ¿Cuál es el valor de \( \log_9(3) \)?
- 2
- 1/2
- 3
- 1/3
Respuesta correcta: b). Se busca un exponente 'y' tal que \( 9^y = 3 \). Como \( \sqrt{9} = 3 \), entonces \( 9^{1/2} = 3 \).
9. En la expresión \( \log_b(x) = y \), 'x' se denomina:
- Base
- Exponente
- Argumento
- Resultado
Respuesta correcta: c). 'b' es la base, 'y' es el logaritmo (o exponente) y 'x' es el argumento.
10. ¿Para qué valor de 'b' no está definido el logaritmo \( \log_b(x) \)?
- b = 10
- b = 2
- b = 1/2
- b = 1
Respuesta correcta: d). La base de un logaritmo debe ser un número real positivo y distinto de 1.
Parte II: Propiedades de los Logaritmos
11. La expresión \( \log(A) + \log(B) \) es equivalente a:
- \( \log(A - B) \)
- \( \log(A \cdot B) \)
- \( \log(A / B) \)
- \( \log(A + B) \)
Respuesta correcta: b). Es la propiedad del logaritmo de un producto.
12. Usando las propiedades, ¿a qué es igual \( \log_2(8/M) \)?
- \( 3 - \log_2(M) \)
- \( \log_2(3) - \log_2(M) \)
- \( 3 / \log_2(M) \)
- \( \log_2(8 - M) \)
Respuesta correcta: a). Se aplica la propiedad del cociente: \( \log_2(8) - \log_2(M) \). Como \( \log_2(8) = 3 \), el resultado es \( 3 - \log_2(M) \).
13. La propiedad del logaritmo de una potencia permite reescribir \( \log(x^5) \) como:
- \( (\log(x))^5 \)
- \( \log(5x) \)
- \( 5 \cdot \log(x) \)
- \( \log(x+5) \)
Respuesta correcta: c). La propiedad establece que \( \log(A^P) = P \cdot \log(A) \).
14. Si \( \log_b(2) = 0.3 \) y \( \log_b(3) = 0.47 \), ¿cuál es el valor de \( \log_b(6) \)?
- 0.77
- 0.141
- 1.56
- No se puede calcular
Respuesta correcta: a). \( \log_b(6) = \log_b(2 \cdot 3) = \log_b(2) + \log_b(3) = 0.3 + 0.47 = 0.77 \).
15. Simplifica la expresión \( 2\log(x) - \log(y) \).
- \( \log(2x/y) \)
- \( \log(x^2 - y) \)
- \( \log(x^2 / y) \)
- \( \log((2x)/y) \)
Respuesta correcta: c). Primero se aplica la propiedad de la potencia: \( 2\log(x) = \log(x^2) \). Luego la del cociente: \( \log(x^2) - \log(y) = \log(x^2 / y) \).
16. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es un error común y es incorrecta?
- \( \log(A) - \log(B) = \log(A/B) \)
- \( \log(A+B) = \log(A) + \log(B) \)
- \( \ln(e^2) = 2 \)
- \( \log(1) = 0 \)
Respuesta correcta: b). El logaritmo de una suma NO es la suma de los logaritmos. Esta es una de las confusiones más frecuentes.
17. Si \( \log_b(5) = k \), ¿a qué es igual \( \log_b(25) \)?
- \( k^2 \)
- \( 2k \)
- \( 5k \)
- \( k/2 \)
Respuesta correcta: b). \( \log_b(25) = \log_b(5^2) = 2 \cdot \log_b(5) = 2k \).
18. La expresión \( \log_3(x) + \log_3(x) + \log_3(x) \) es igual a:
- \( \log_3(3x) \)
- \( (\log_3(x))^3 \)
- \( 3\log_3(x) \)
- \( \log_3(x+3) \)
Respuesta correcta: c). Es una suma de términos semejantes, que es igual a \( 3\log_3(x) \). También se podría reescribir como \( \log_3(x^3) \).
19. Usando la fórmula de cambio de base, \( \log_5(7) \) se puede calcular como:
- \( \log(7) - \log(5) \)
- \( \log(5) / \log(7) \)
- \( \log(7/5) \)
- \( \log(7) / \log(5) \)
Respuesta correcta: d). La fórmula es \( \log_b(x) = \log_c(x) / \log_c(b) \). Se usa comúnmente con logaritmo base 10 o natural.
20. ¿A qué es igual \( \log_2(16) + \log_3(9) - \log_5(5) \)?
- 5
- 6
- 4
- 7
Respuesta correcta: a). Se calcula cada término por separado: \( \log_2(16) = 4 \), \( \log_3(9) = 2 \), \( \log_5(5) = 1 \). La operación es \( 4 + 2 - 1 = 5 \).
Parte III: La Función Logarítmica
21. ¿Cuál es el dominio de la función \( f(x) = \log_7(x) \)?
- Todos los números reales.
- Todos los números reales positivos, incluyendo el cero.
- Todos los números reales positivos, sin incluir el cero.
- Todos los números reales mayores que 7.
Respuesta correcta: c). El dominio de una función logarítmica básica es \( (0, \infty) \).
22. La función \( f(x) = \log_{1/3}(x) \) es:
- Creciente
- Decreciente
- Constante
- Lineal
Respuesta correcta: b). La función logarítmica es decreciente si su base 'b' cumple que \( 0 < b < 1 \).
23. Todas las funciones de la forma \( f(x) = \log_b(x) \) pasan por un punto en común. ¿Cuál es?
- (0, 0)
- (0, 1)
- (1, 0)
- (b, 1)
Respuesta correcta: c). Todas cortan el eje X en el punto (1, 0), ya que \( \log_b(1) = 0 \).
24. ¿Cuál es la asíntota vertical de la función \( f(x) = \log(x) \)?
- La recta y = 0 (eje X)
- La recta x = 1
- No tiene asíntota vertical
- La recta x = 0 (eje Y)
Respuesta correcta: d). La gráfica de la función logarítmica se acerca indefinidamente al eje Y sin tocarlo.
25. La gráfica de \( y = \log_5(x) \) es simétrica a la gráfica de \( y = 5^x \) respecto a:
- El eje X
- El origen (0,0)
- El eje Y
- La recta y = x
Respuesta correcta: d). Una función y su inversa son siempre simétricas respecto a la recta diagonal \( y = x \).
26. ¿Cuál es el dominio de la función \( g(x) = \ln(x + 2) \)?
- \( (0, \infty) \)
- \( (-2, \infty) \)
- \( (-\infty, -2) \)
- \( (2, \infty) \)
Respuesta correcta: b). El argumento debe ser positivo: \( x + 2 > 0 \), lo que implica \( x > -2 \).
27. ¿Cuál es la asíntota vertical de la función \( h(x) = \log_2(x - 3) \)?
- x = 2
- x = 0
- x = 3
- y = 3
Respuesta correcta: c). La asíntota vertical se encuentra donde el argumento es cero: \( x - 3 = 0 \), es decir, en \( x = 3 \).
28. Si la gráfica de \( y = \log_b(x) \) pasa por el punto (8, 3), ¿cuál es el valor de 'b'?
- 3
- 8
- 2
- 4
Respuesta correcta: c). La información nos da la ecuación \( \log_b(8) = 3 \). En forma exponencial es \( b^3 = 8 \). La única base real que cumple esto es \( b = 2 \).
29. ¿Cuál es el punto de intersección con el eje X de la función \( f(x) = \log(x - 99) \)?
- (100, 0)
- (1, 0)
- (99, 0)
- No corta el eje X
Respuesta correcta: a). La intersección ocurre cuando \( f(x) = 0 \). Resolvemos \( \log(x - 99) = 0 \). En forma exponencial: \( 10^0 = x - 99 \), lo que da \( 1 = x - 99 \), y por tanto \( x = 100 \).
30. ¿Cuál es el recorrido (rango) de la función \( f(x) = \log_{1/5}(x) + 7 \)?
- \( (7, \infty) \)
- \( (0, \infty) \)
- Todos los números reales.
- \( (-\infty, 7) \)
Respuesta correcta: c). El recorrido de cualquier función logarítmica, incluso si está desplazada verticalmente, es siempre el conjunto de todos los números reales (\( \mathbb{R} \)).