P
pro·school.ru
Каталог школ

Логарифмическая функция

📐 Алгебра · 10 класс

Логарифмическая функция

Логарифмической называют функцию вида y = log_a(x), где основание a > 0 и a ≠ 1. Она показывает, в какую степень нужно возвести число a, чтобы получить x. Логарифмическая функция — обратная к показательной y = aˣ, поэтому их графики симметричны относительно прямой y = x. Это родство помогает понимать свойства одной функции через свойства другой.

Область определения и значений

Логарифм определён только для положительных чисел, ведь возведение положительного основания в любую степень даёт положительный результат. Поэтому область определения — x > 0, то есть открытый промежуток (0; +∞). А вот значения функция принимает любые: при подходящем x логарифм может быть и большим положительным, и большим отрицательным. Значит, область значений — все действительные числа.

Как ведёт себя график

Поведение зависит от основания a. Сравним два случая.

Свойствоa > 10 < a < 1
МонотонностьВозрастаетУбывает
Проходит через точку(1; 0)(1; 0)
Знак при x > 1y > 0y < 0
Знак при 0 < x < 1y < 0y > 0
Поведение у оси yуходит вниз к −∞уходит вверх к +∞

В любом случае график пересекает ось абсцисс в точке (1; 0), потому что log_a(1) = 0 при любом основании: ведь a⁰ = 1. Ось Oy служит вертикальной асимптотой — график бесконечно приближается к ней, но никогда её не касается, ведь логарифм нуля не существует.

Разбор примера

Найдём область определения функции y = log_3(2x − 6).

Шаг 1. Под знаком логарифма должно стоять положительное число: 2x − 6 > 0. Шаг 2. Решаем неравенство: 2x > 6, делим на 2, значит x > 3. Шаг 3. Ответ: область определения — промежуток (3; +∞). Проверка: при x = 4 получаем log_3(2) — число существует; при x = 3 получаем log_3(0) — не существует. Граница найдена верно.

Нахождение области определения почти всегда сводится к неравенству «выражение под логарифмом больше нуля».

Связь с показательной функцией

Поскольку логарифм обратен степени, каждая точка одного графика превращается в точку другого, если поменять местами координаты. Например, показательная функция проходит через (0; 1), а логарифмическая — через симметричную ей точку (1; 0). Эта симметрия относительно прямой y = x помогает быстро строить график логарифма: достаточно отразить график показательной функции. Понимая это родство, легко запомнить, что возрастающей показательной функции с a > 1 соответствует возрастающая логарифмическая.

Частые ошибки: берут логарифм от нуля или отрицательного числа; путают, что возрастает функция при a > 1, а не наоборот; забывают, что основание не может быть равно 1. Всегда сначала находите область определения — это половина решения любой задачи с логарифмами.

Кратко о главном

  • y = log_a(x) определена при a > 0, a ≠ 1 и x > 0.
  • Область определения — (0; +∞), область значений — все числа.
  • При a > 1 функция возрастает, при 0 < a < 1 убывает.
  • График всегда проходит через (1; 0), ось Oy — вертикальная асимптота.
  • Логарифмическая функция обратна показательной.