11. Errores Frecuentes y Restricciones

Objetivo de aprendizaje

Reconocer las restricciones de existencia de los logaritmos y evitar errores frecuentes al aplicar sus propiedades.

📐 Restricciones del logaritmo

Para que \(\log_a(x)\) exista en los números reales, deben cumplirse estas condiciones:

\[ a>0,\qquad a\neq 1,\qquad x>0 \]

🤓 ¿Qué significa cada restricción?
  • La base debe ser positiva.
  • La base no puede ser \(1\), porque \(1^n=1\) para todo exponente y no permite definir un logaritmo útil.
  • El argumento debe ser positivo.
⚠️ No existen en \(\mathbb{R}\)

Las siguientes expresiones no existen en los números reales:

\[ \log_2(-3) \]

\[ \log_{-4}(7) \]

\[ \log_1(9) \]

📐 Errores frecuentes

Estas igualdades son falsas en general:

\[ \log_a(x+y)\neq \log_a(x)+\log_a(y) \]

\[ \log_a(x-y)\neq \log_a(x)-\log_a(y) \]

Las propiedades correctas son para:

  • producto,
  • cociente,
  • potencia.
💡 Cómo evitar errores
  1. Primero revisa si la base y el argumento cumplen las restricciones.
  2. Después identifica qué operación aparece dentro del logaritmo.
  3. Aplica propiedades solo si hay producto, cociente o potencia.
  4. No inventes propiedades para sumas o restas.

Ejemplo 1: argumento negativo

Analicemos:

\[ \log_3(-9) \]

Esta expresión no existe en \(\mathbb{R}\), porque el argumento del logaritmo es negativo.

En efecto, no existe ningún número real \(x\) tal que:

\[ 3^x=-9 \]

ya que una potencia de base positiva nunca da un resultado negativo.

Ejemplo 2: base negativa

Analicemos:

\[ \log_{-2}(8) \]

Esta expresión no se considera definida en los números reales dentro del estudio usual de logaritmos, porque la base debe ser positiva.

Ejemplo 3: una igualdad falsa

Revisemos si es cierto que:

\[ \log_2(2+2)=\log_2(2)+\log_2(2) \]

Lado izquierdo:

\[ \log_2(4)=2 \]

Lado derecho:

\[ \log_2(2)+\log_2(2)=1+1=2 \]

En este caso particular da el mismo resultado, pero eso ocurre por coincidencia numérica.

Ejemplo 4: por qué no es una propiedad

Probemos con otro ejemplo:

\[ \log_2(2+6)\stackrel{?}{=}\log_2(2)+\log_2(6) \]

Lado izquierdo:

\[ \log_2(8)=3 \]

Lado derecho:

\[ \log_2(2)+\log_2(6)=1+\log_2(6) \]

Como \(\log_2(6)\neq 2\), el resultado no es \(3\).

Por lo tanto:

\[ \log_2(2+6)\neq \log_2(2)+\log_2(6) \]

Ejercicio 1

Indica si cada logaritmo existe o no existe en \(\mathbb{R}\):

\(\log_4(16)\)

\(\log_2(-5)\)

\(\log_{-3}(9)\)

\(\log_1(7)\)

Ejercicio 2

Decide si cada igualdad es correcta o incorrecta:

\(\log_a(xy)=\log_a(x)+\log_a(y)\)

\(\log_a(x+y)=\log_a(x)+\log_a(y)\)

\(\log_a\left(\frac{x}{y}\right)=\log_a(x)-\log_a(y)\)

\(\log_a(x-y)=\log_a(x)-\log_a(y)\)

Ejercicio 3

Explica cuál es el error en cada caso:

\(\log_3(5+4)=\log_3(5)+\log_3(4)\)

\(\log_{-2}(8)=3\)

\(\log_7(0)\)

Antes de aplicar propiedades, siempre conviene revisar si el logaritmo existe. Respetar las restricciones y evitar propiedades falsas es clave para trabajar correctamente con logaritmos.