Aimathic
Login | English | Deutsch

Kostenlose Arbeitsblätter

Stellen Sie aus rund 22.000 Matheaufgaben von der 3. bis zur 13. Klasse Ihre eigenen Arbeitsblätter zusammen. Alle Aufgaben enthalten Lösungsschritte.

Sachaufgaben mit Logarithmen

Klicken Sie auf Aufgaben, um sie zum Drucken auszuwählen.

42615710
Bestimme die Anzahl der Stellen der Zahl \(6^{60}\) in der Dezimaldarstellung. Nutze für die Berechnung die Näherungswerte \(\lg 2 \approx 0{,}3010\) und \(\lg 3 \approx 0{,}4771\).

Denkanstöße

- Wie hängen die Anzahl der Stellen einer Zahl und ihr Zehnerlogarithmus zusammen? - Welche Rechenregeln für Logarithmen kannst du anwenden, um die Basis \(6\) zu zerlegen? - Überlege, was der ganzzahlige Teil eines Logarithmus über die Größe der Zahl aussagt.

Lösung

1. Anwendung des Logarithmengesetzes für Potenzen: \(\lg(6^{60}) = 60 \cdot \lg 6\) 2. Zerlegung der Basis unter Verwendung des Gesetzes für Produkte: \(\lg 6 = \lg(2 \cdot 3) = \lg 2 + \lg 3\) 3. Einsetzen der gegebenen Näherungswerte: \(\lg 6 \approx 0{,}3010 + 0{,}4771 = 0{,}7781\) 4. Berechnung des Gesamtwerts: \(60 \cdot 0{,}7781 = 46{,}686\) 5. Bestimmung der Stellenanzahl: Die Anzahl der Stellen einer Zahl \(N\) entspricht \(\lfloor \lg N \rfloor + 1\). Mit \(\lfloor 46{,}686 \rfloor = 46\) ergibt sich \(46 + 1 = 47\).

Antwort

Die Zahl \(6^{60}\) hat 47 Stellen.
42615810
Ein Computerprogramm kann ganze Zahlen verarbeiten, solange sie nicht mehr als 100 Stellen im Dezimalsystem haben. Bestimme die größte natürliche Zahl \(n\), für die die Potenz \(2^n\) gerade noch in diesem Programm gespeichert werden kann. Nutze den Wert \(\lg 2 \approx 0{,}30103\).

Denkanstöße

- Was muss für den Zehnerlogarithmus einer Zahl gelten, damit sie höchstens 100 Stellen hat? - Kannst du eine Ungleichung aufstellen, in der die gesuchte Zahl \(n\) vorkommt? - Erinnere dich an die Rechenregel für den Logarithmus einer Potenz.

Lösung

1. Aufstellen der Bedingung für die Stellenanzahl: Eine Zahl hat höchstens 100 Stellen, wenn ihr Zehnerlogarithmus kleiner als 100 ist, also \(\lg(2^n) < 100\). 2. Anwendung des Logarithmengesetzes für Potenzen: \(n \cdot \lg 2 < 100\). 3. Umformung nach \(n\): \(n < \frac{100}{\lg 2}\). 4. Numerische Berechnung mit dem Näherungswert: \(n < \frac{100}{0{,}30103} \approx 332{,}19\). 5. Da \(n\) eine natürliche Zahl sein muss, ist der größtmögliche Wert \(n = 332\). 6. Überprüfung: Für \(n = 332\) ist \(\lg(2^{332}) \approx 99{,}94\), was \(\lfloor 99{,}94 \rfloor + 1 = 100\) Stellen entspricht. Für \(n = 333\) wäre \(\lg(2^{333}) \approx 100{,}24\), was 101 Stellen entspräche.

Antwort

Die größte natürliche Zahl ist \(n = 332\).
43351210
Ein Biologe untersucht das Wachstum einer Bakterienkultur. Die Zeit \(y\) in Stunden, die benötigt wird, um eine bestimmte Bakterienanzahl \(x\) zu erreichen, wird näherungsweise durch eine Logarithmusfunktion beschrieben. Im Diagramm ist \(x\) in Tausend Bakterien und \(y\) in Stunden dargestellt. a) Lies aus dem Graphen ab, wie viele Bakterien nach \(1\) Stunde und nach \(3\) Stunden vorhanden sind. b) Bestimme die Funktionsgleichung der Form \(y = \log_{b}(x)\). c) Nach wie vielen Stunden sind etwa \(16\,000\) Bakterien vorhanden?
Abbildung zur Aufgabe 433512

Denkanstöße

- Achte auf die Einheiten der Achsen. \(x\) gibt die Anzahl in Tausend an. - Suche Punkte auf dem Graphen, deren Koordinaten du exakt auf den Gitterlinien ablesen kannst. - Wenn du die Basis einer Funktion \(y = \log_{b}(x)\) suchst, schau nach dem \(x\)-Wert, bei dem \(y = 1\) ist.

Lösung

1. Ablesen aus dem Graphen: Bei \(y = 1\) liegt der Punkt \((2 \mid 1)\) auf dem Graphen, also sind \(2000\) Bakterien vorhanden. Bei \(y = 3\) liegt der Punkt \((8 \mid 3)\) auf dem Graphen, also sind \(8000\) Bakterien vorhanden. 2. Bestimmung der Basis \(b\): Wir nutzen den Punkt \((2 \mid 1)\). Einsetzen in \(y = \log_{b}(x)\) ergibt \(1 = \log_{b}(2)\), also \(b^1 = 2\). Die Basis ist \(b = 2\). Die Funktionsgleichung lautet \(y = \log_{2}(x)\). 3. Berechnung für \(16\,000\) Bakterien: Hier ist \(x = 16\), da \(x\) in Tausend angegeben ist. Wir berechnen \(y = \log_{2}(16)\). Da \(2^4 = 16\), ist \(y = 4\). Es dauert also \(4\) Stunden.

Antwort

a) Nach \(1\) Stunde sind \(2000\) Bakterien vorhanden, nach \(3\) Stunden sind es \(8000\) Bakterien. b) Die Funktionsgleichung lautet \(y = \log_{2}(x)\). c) Nach \(4\) Stunden sind \(16\,000\) Bakterien vorhanden.

Alle Aufgaben dürfen für Schule und Nachhilfe (auch im Rahmen bezahlter Nachhilfe) kostenlos genutzt, kopiert und ausgedruckt werden. Nicht gestattet sind kommerzielle Bearbeitungen sowie die Veröffentlichung oder Weiterverbreitung im Internet.