\(\S2.\) PHÉP TÍNH LÔGARIT

1. Khái niệm lôgarit

Với \(a\) dương và khác 1, ta có

\(\alpha=\log_a b\Leftrightarrow a^{\alpha}=b.\)

Chú ý.

+) \(\log_{10}b=\log b\).

+) \(\log_eb=\ln b\).

2. Tính chất của phép toán lôgarit

Với cơ số \(0

+) \(\log_a 1=0\).

+) \(\log_a a=1\).

+) \(a^{\log_a b}=b\).

+) \(\log_a(a^{\alpha})=\alpha\).

+) \(\log_a(b^{\alpha})=\alpha\cdot \log_ab\).

+) \(\log_{a^{\alpha}}b=\displaystyle\frac{1}{\alpha}\cdot\log_ab\).

+) \(\log_{a^n}(b^m)=\displaystyle\frac{m}{n}\cdot \log_a b\).

+) \(\log_a (m\cdot n)=\log_am+\log_a n\ (m,n>0)\).

+) \(\log_a\left(\displaystyle\frac{m}{n}\right)=\log_am-\log_an\ (m,n>0)\).

+) \(a^{\log_bc}=c^{\log_b a}\ (b\neq 1)\).

+) \(\log_ab=\displaystyle\frac{1}{\log_ba}\ (b\neq 1)\).

+) \(\log_ab=\displaystyle\frac{\log_cb}{\log_ca}\ (c\neq 1)\).

+) \(\log_ab=\log_ac\cdot \log_cb\ (c\neq 1)\).

+) \(\log_ax\cdot \log_by=\log_ay\cdot\log_bx\ (b\neq 1)\).

Đặc biệt: với \(n\) là một số tự nhiên và chỉ với điều kiện \(f(x)\neq 0\) ta có biến đổi

\(\log_a[f(x)]^{2n}=2n\cdot\log_a|f(x)|\)

Bài tập

Dạng 1. Tính giá trị biểu thức chứa lôgarit

Dạng 2. Biểu diễn qua các lôgarit cho trước

Dạng 3. Chứng minh, rút gọn

Dạng 4. Ứng dụng thực tế

Dạng 1. Tính giá trị biểu thức chứa lôgarit

Câu 1:

Tính: \(\log_2 \displaystyle\frac{1}{4}\).

\(\log_2 \displaystyle\frac{1}{4}=\log_2 2^{-2}=-2\).

Câu 2:

Tính: \(\log_{25} \displaystyle\frac{1}{\sqrt{5}}\).

Ta có:

\(\log_{25} \displaystyle\frac{1}{\sqrt{5}}=\log_{5^2} (5^{\frac{-1}{2}})=\displaystyle\frac{1}{2}\cdot \displaystyle\frac{-1}{2}\log_5 5=-\displaystyle\frac{1}{4}\cdot 1=-\displaystyle\frac{1}{4}\).

Câu 3:

Tính: \(9^{\log_3 5}\).

\(9^{\log_3 5} =\left(3^2\right)^{\log_3 5}=3^{2\log_3 5}=\left(3^{\log_3 5}\right)^2=5^2=25\).

Câu 4:

Tính: \(\log_3 \sqrt[3]{3}\).

\(\log_3 \sqrt[3]{3}=\log_3 \left(3\right)^{\frac{1}{3}}=\displaystyle\frac{1}{3}\log_3 3=\displaystyle\frac{1}{3}\).

Câu 5:

Tính: \(\log_{\frac{1}{2}} 8\).

\(\log_{\frac{1}{2}} 8=\log_{2^{-1}} \left(2\right)^3=-3\log_2 2=-3\).

Câu 6:

Tính: \(\log _4 8\).

Ta có: \(\log _4 8=\displaystyle\frac{\log _2 8}{\log _2 4}=\displaystyle\frac{\log _2 2^3}{\log _2 2^2}=\displaystyle\frac{3}{2}\).

Câu 7:

Tính: \(\log _2 2^{-13}\).

\(\log _2 2^{-13}=-13\log_22=-13\).

Câu 8:

Tính: \(\ln \mathrm{e}^{\sqrt{2}}\).

\(\ln \mathrm{e}^{\sqrt{2}}=\sqrt{2}\ln\mathrm{e}=\sqrt{2}\).

Câu 9:

Tính: \(\log _2 \displaystyle\frac{1}{8}\).

\(\log _2 \displaystyle\frac{1}{8}=\log _2 2^{-3}=-3\).

Câu 10:

Tính: \(\log _{\sqrt{3}} 9\).

\(\log _{\sqrt{3}} 9=\log _{\sqrt{3}}(\sqrt{3})^4=4\).

Câu 11:

Tính: \(8^{\log _{2} 5}\).

\(8^{\log _{2} 5}=\left(2^3\right)^{\log_25}=\left(2^{\log_25}\right)^3=5^3=125\).

Câu 12:

Tính: \(\left(\displaystyle\frac{1}{10}\right)^{\log 81}\).

\(\left(\displaystyle\frac{1}{10}\right)^{\log 81}=\left(10^{-1}\right)^{\log 81}=\left(10^{\log 81}\right)^{-1}=81^{-1}=\displaystyle\frac{1}{81}\).

Câu 13:

Tính: \(5^{\log _{25} 16}\).

\(5^{\log _{25} 16}=5^{\log _{5^2} 2^4}=5^{2\log _{5} 2}=\left(5^{\log_52}\right)^2=2^2=4\).

Câu 14:

Tính: \(\log _{12} 12^{3}\).

\(\log _{12} 12^{3}=3\).

Câu 15:

Tính: \(\log _{0,5} 0{,}25\).

\(\log _{0{,}5} 0,25=\log _{0,5} 0{,}5^2=2\).

Câu 16:

Tính: \(\log _{9} 3\).

\(\log _{9} 3=\log _{3^{2}} 3=\displaystyle\frac{1}{2} \log _{3} 3=\displaystyle\frac{1}{2}\).

Câu 17:

Tính: \(5^{\log _{125} 64}\).

\(5^{\log _{125} 64}=5^{\log _{5^3} 2^6}=5^{\frac{6}{3}\log _{5} 2}=5^{2\log _{5} 2}=\left({5^{\log _{5} 2}}\right)^2=2^2=4\).

Câu 18:

Tính: \(\log _{3} 9^{2}\).

\(\log _{3} 9^{2}=2 \log _{3} 9=2 \log _{3} 3^{2}=2.2 . \log _{3} 3=4\).

Câu 19:

Tính: \(\log_{2} 16\).

\(\log_{2} 16=\log_2 2^4=4\cdot \log_2 2=4\cdot 1=4\).

Câu 20:

Tính: \(\log_3 27\).

\(\log_3 27=\log_3 3^3=3 \cdot \log_3 3=3\cdot 1=3\).

Câu 21:

Tính: \(\log 1000\).

\(\log 1000=\log 10^3=3\cdot \log 10=3\cdot 1=3\).

Câu 22:

Tính: \(9^{\log_3 12}\).

\(9^{\log_3 12} =\left(3^2\right)^{\log_3 12}=\left(3^{\log_3 12}\right)^2=12^2=144\).

Câu 23:

Tính: \(\log _{2} 8\).

\(\log _{2} 8=\log_22^3=3\log_22=3\).

Câu 24:

Tính: \(\log _{3} \displaystyle\frac{1}{9}\).

\(\log _{3} \displaystyle\frac{1}{9}=-2\) vì \(3^{-2}=\displaystyle\frac{1}{9}\).

Câu 25:

Tính: \(\log _{3} 81\).

\(\log _3 81=4\) vì \(2^{4}=81\).

Câu 26:

Tính: \(\log _{10} \displaystyle\frac{1}{100}\).

\(\log _{10} \displaystyle\frac{1}{100}=-2\) vì \(10^{-2}=\displaystyle\frac{1}{100}\).

Câu 27:

Tính: \(\log _{5} \sqrt[3]{5}\).

\(\log _{5} \sqrt[3]{5}=\log _{5} 5^{\frac{1}{3}}=\displaystyle\frac{1}{3}\).

Câu 28:

Tính: \(4^{\log _{2} 7}\).

\(4^{\log _{2} 7}=\left(2^{2}\right)^{\log _{2} 7}=\left(2^{\log _{2} 7}\right)^{2}=7^{2}=49\).

Câu 29:

Tính: \(\log _{4} \sqrt[5]{16}\).

\(\log _3 81=\log _3 3^4=4\).

Câu 30:

Tính: \(36^{\log _{6} 8}\).

\(36^{\log _{6} 8}=\left(6^{2}\right)^{\log _{6} 8}=\left(6^{\log _{6} 8}\right)^{2}=8^{2}=64\).

Câu 31:

Tính: \(\log 0{,}0001\),

\(\log 0{,}0001=\log 10^{-4}=-4\).

Câu 32:

Tính: \(\ln \mathrm{e}^{2}\).

\(\ln \mathrm{e}^{2}=2\).

Câu 33:

Tính: \(\log_{\frac{1}{4}} 8\).

\(\log_{\frac{1}{4}} 8=\log_{2^{-2}} 2^3=\displaystyle\frac{3}{-2}\log_2 2=-\displaystyle\frac{3}{2}\cdot 1=-\displaystyle\frac{3}{2}\).

Câu 34:

Tính: \(\log \sqrt{1000}\).

\(\log \sqrt{1000}=\log 10^{\frac{3}{2}}=\displaystyle\frac{3}{2}\log 10=\displaystyle\frac{3}{2}\cdot 1=\displaystyle\frac{3}{2}\).

Câu 35:

Tính: \(\log_9 27\).

\(\log_9 27=\log_3^2 3^3=\displaystyle\frac{3}{2}\log_3 3=\displaystyle\frac{3}{2}\cdot 1=\displaystyle\frac{3}{2}\).

Câu 36:

Tính: \(\log_5 \sqrt[3]{25}\).

\(\log_5 \sqrt[3]{25}=\log_5 25^{\displaystyle\frac{1}{3}}=\displaystyle\frac{2}{3}\log_5 5=\displaystyle\frac{2}{3}\cdot 1=\displaystyle\frac{2}{3}\).

Câu 37:

Tính: \(\log _{a} a^{-3}\) \((a>0,\, a \neq 1)\).

\(\log _{a} a^{-3}=-3\).

Câu 38:

Cho \(0< a\neq 1\). Tính \(A=a^{\log_{\sqrt{a}}4}\).

Ta có \(A=a^{\log_{a^{\frac{1}{2}}} 4}=a^{2\log_a 4}=(a^{\log_a 4})^2=4^2=16\).

Câu 39:

Tính giá trị của biểu thức \(P=a^{\log_{\sqrt{a}}3}\), \((0< a\ne 1)\).

Ta có \(P=a^{\log_{\sqrt{a}}3}=a^{2\log_a3}=\left(a^{\log_a3}\right)^2=3^2=9\).

Câu 40:

Cho \(a>0,\ a\ne 1\). Tính \(A=\log^2_{a^2}a^4\).

Ta có \(A=\log^2_{a^2}a^4=\left(\log_{a^2}a^4\right)^2=\left(4\cdot \displaystyle\frac{1}{2}\log_aa\right)^2=4.\)

Câu 41:

Cho \(a>0\) và \(a \ne 1\). Tính giá trị của biểu thức \(A=\log _a\displaystyle\frac{\sqrt{a^3}}{a\sqrt[4]{a}}\).

\(A=\log_a\displaystyle\frac{\sqrt{a^3}}{a\sqrt[4]{a}}=\log_a\displaystyle\frac{a^{\tfrac{3}{2}}}{a^{1+\tfrac{1}{4}}}=\log_aa^{\tfrac{3}{2}-\tfrac{5}{4}}=\displaystyle\frac{3}{2}-\displaystyle\frac{5}{4}=\displaystyle\frac{1}{4}\).

Câu 42:

Tính giá trị của biểu thức \(\log_a \left (a\sqrt[3]{a}\right )\) (với \(0< a \ne 1\)).

Ta có \(\log_a \left (a\sqrt[3]{a}\right ) = \log_a a^{\tfrac{4}{3}} = \displaystyle\frac{4}{3}\).

Câu 43:

Tính: \(A=a^{2\log_{\sqrt{a}} 3}\) với \(0< a\ne 1\).

\(A=a^{2\log_{\sqrt{a}} 3}=a^{4\log_a 3}=a^{\log_a 3^4}=3^4\).

Câu 44:

Tính: \(\log_3 \left(9^2\cdot 3^2\right)\).

\(\log_3 \left(9^2\cdot 3^2\right)=\log_3 9^2+\log_3 3^2=2\log_3 3^2+2\log_3 3=2\cdot 2\log_3 3+2=4+2=6\).

Câu 45:

Tính: \(\log_2 \displaystyle\frac{2}{3}+\log_2 12\).

\(\log_2 \displaystyle\frac{2}{3}+\log_2 12=\log_2 \left(\displaystyle\frac{2}{3}\cdot 12\right)=\log_2 2^3=3\log_2 2=3\cdot 1=3\).

Câu 46:

Tính: \(\log_5 4+\log_5 \displaystyle\frac{1}{4}\).

\(\log_5 4+\log_5 \displaystyle\frac{1}{4}=\log_5 4+\log_5 4^{-1}=\log_5 4+(-1)\log_5 4=0\).

Câu 47:

Tính: \(\log_2 28-\log_2 7\).

\(\log_2 28-\log_2 7=\log_2 \displaystyle\frac{28}{7}=\log_2 4=\log_2 2^2=2\log_2 2=2\cdot 1=2\).

Câu 48:

Tính: \(\log _{6} 9+\log _{6} 4\).

\(\log _{6} 9+\log _{6} 4=\log _{6}(9\cdot 4)=\log _{6} 36=2\).

Câu 49:

Tính: \(\log _{5} 100-\log _{5} 20\).

\(\log _{5} 100-\log _{5} 20=\log _{5} \displaystyle\frac{100}{20}=\log _{5} 5=1\).

Câu 50:

Tính: \(\ln \left(\sqrt{5}+2\right)+\ln \left(\sqrt{5}-2\right)\).

\(\ln \left(\sqrt{5}+2\right)+\ln \left(\sqrt{5}-2\right)=\ln \left(\left(\sqrt{5}+2\right)\cdot \left(\sqrt{5}-2\right)\right)=\ln 1=0\).

Câu 51:

Tính: \(\log 400-\log 4\).

\(\log 400-\log 4=\log\displaystyle\frac{400}{4}=\log 100=2\).

Câu 52:

Tính: \(\log _{4} 8+\log _{4} 12+\log _{4} \displaystyle\frac{32}{3}\).

\(\log _{4} 8+\log _{4} 12+\log _{4} \displaystyle\frac{32}{3}=\log \left(8\cdot 12\cdot \displaystyle\frac{32}{3}\right)=\log_4 1024=\log_4 4^5=5\).

Câu 53:

Tính: \(\log _4 2+\log _4 32\).

\(\log _4 2+\log _4 32=\log _4(2 \cdot 32)=\log _4 64=\log _4 4^3=3 \log _4 4=3\).

Câu 54:

Tính: \(\log _2 80-\log _2 5\).

\(\log _2 80-\log _2 5=\log _2 \displaystyle\frac{80}{5}=\log _2 16=\log _2 2^4=4 \log _2 2=4\).

Câu 55:

Tính: \(\log _8 16-\log _8 2\).

\(\log _8 16-\log _8 2=\log_82+\log_88-\log_82=1\).

Câu 56:

Tính: \(\log _{5} 15-2 \log _{5} \sqrt{3}\).

\(\log _{5} 15-2 \log _{5} \sqrt{3}=\log _{5} 15-\log _{5}(\sqrt{3})^{2}=\log _{5} 15-\log _{5} 3=\log _{5} \displaystyle\frac{15}{3}=\log _{5} 5=1\).

Câu 57:

Tính giá trị biểu thức: \(\log_{6} 9+\log_6 4\).

Ta có:

\(\log_{6} 9+\log_6 4=\log_6 (9\cdot 4)=\log_6 36=\log_6 6^2=2\log_6 6=2\cdot 1=2\).

Câu 58:

Tính giá trị biểu thức: \(\log_5 2-\log_5 50\).

Ta có:

\(\log_5 2-\log_5 50=\log_5 \displaystyle\frac{2}{50}=\log_5 \displaystyle\frac{1}{25}=\log_5 5^{-2}=-2\cdot \log_5 5=-2\cdot 1=-2\).

Câu 59:

Tính: \(\log_3 \sqrt{5}-\displaystyle\frac{1}{2}\log_3 15\).

Ta có:

\(\log_3 \sqrt{5}-\displaystyle\frac{1}{2}\log_3 15=\log_3 \displaystyle\frac{\sqrt{5}}{\sqrt{15}}=\log_3 \displaystyle\frac{1}{\sqrt{3}}=\log_3 1-\log_3 3^{\frac{1}{2}}=0-\displaystyle\frac{1}{2}\log_3 3=0-\displaystyle\frac{1}{2}\cdot 1=-\displaystyle\frac{1}{2}\).

Câu 60:

Tính \(P=2 \log _3 5-\log _3 50+\displaystyle\frac{1}{2} \log _3 36\).

\(P=\log_3 5^2-\log _3 50+\log _3 36^{\frac{1}{2}}=\log_3 25-\log _3 50+\log _3 6=\log_3\displaystyle\frac{25\cdot 6}{50}=\log_3 3=1\).

Câu 61:

Tính: \(\log _2 6 \cdot \log _6 8\).

\(\log _2 6 \cdot \log _6 8=\log_28=\log_22^3=3\log_22=3\).

Câu 62:

Tính: \(\log_2 3\cdot \log_3 \displaystyle\frac{1}{4}\).

\(\log_2 3\cdot \log_3 \displaystyle\frac{1}{4}=\log_3 2\cdot \displaystyle\frac{\log_2 \displaystyle\frac{1}{4}}{\log_2 3}=\log_2 2^{-2}=-2\log_2 2=-2\cdot 1=-2\).

Câu 63:

Tính: \(\log_4 5\cdot \log_5 6\cdot \log_6 8\).

\(\log_4 5\cdot \log_5 6\cdot \log_6 8=\log_4 5\cdot \displaystyle\frac{\log_4 6}{\log_4 5} \cdot \displaystyle\frac{\log_4 8}{\log_4 6}=\log_4 8=\log_{2^2} (2^3)=\displaystyle\frac{3}{2}\log_2 2=\displaystyle\frac{3}{2}\).

Câu 64:

Tính giá trị biểu thức: \(\log_{2} 9 \cdot \log_3 4\).

Ta có:

\(\log_{2} 9 \cdot \log_3 4=\log_2 9 \cdot \displaystyle\frac{\log_2 4}{\log_2 3}=\log_2 3^2 \cdot \displaystyle\frac{2\log_2 2}{\log_2 3}=2\log_2 3 \cdot \displaystyle\frac{2\cdot 1}{\log_2 3}=2\cdot 2=4\).

Câu 65:

Tính giá trị biểu thức: \(\log_2 3 \cdot \log_9 \sqrt{5}\cdot \log_5 4\).

Ta có:

\(\log_2 3 \cdot \log_9 \sqrt{5}\cdot \log_5 4=\log_2 3\cdot \displaystyle\frac{\log_2 \sqrt{5}}{\log_2 9}\cdot \log_5 2^2 =\log_2 3\cdot \displaystyle\frac{1}{2}\cdot \displaystyle\frac{\log_2 5}{2\log_2 3}\cdot 2\log_5 2=\displaystyle\frac{1}{2}\log_2 5\cdot \log_5 2=\displaystyle\frac{1}{2}\).

Dạng 2. Biểu diễn qua các lôgarit cho trước

Câu 1:

Cho \(\log _{a} b=2\). Tính: \(\log _{a}\left(a^{2} b^{3}\right)\).

\(\log _{a}\left(a^{2} b^{3}\right)=\log _{a}a^2+\log _{a}b^3=2+3\log _{a}b=8\).

Câu 2:

Cho \(\log _{a} b=2\). Tính: \(\log _{a} \displaystyle\frac{a \sqrt{a}}{b \sqrt[3]{b}}\).

\(\log _{a} \displaystyle\frac{a \sqrt{a}}{b \sqrt[3]{b}}=\log_a a\sqrt{a}-\log_ab\sqrt{b}=\log_aa^\frac{3}{2}-\log_ab^\frac{4}{3}=\displaystyle\frac{3}{2}-\displaystyle\frac{4}{3}\log_ab=-\displaystyle\frac{7}{6}\).

Câu 3:

Cho \(a=\log _23\). Hãy tính \(\log _{12}18\) theo \(a\).

Ta có \(\log _{12}18=\displaystyle\frac{\log _218}{\log _212}=\displaystyle\frac{\log _29+\log _22}{\log _24+\log _23}=\displaystyle\frac{2\log _23+1}{2+\log _23}=\displaystyle\frac{2a+1}{2+a}\).

Câu 4:

Cho \(a=\log _{20}5\). Hãy biểu diễn \(\log _{2}{20}\) theo \(a\).

Ta có \(a=\log_{20}5=\log_{20}\displaystyle\frac{20}{4}=1-2\log _{20}2\).

Suy ra \(\log _{20}2=\displaystyle\frac{1-a}{2}\) hay \(\log _{2}{20}=\displaystyle\frac{2}{1-a}\).

Câu 5:

Với \(\log 2=a\), tính giá trị của \(\log \sqrt[3]{\displaystyle\frac{8}{5}}\) theo \(a\).

Ta có \(\log \sqrt[3]{\displaystyle\frac{8}{5}}=\displaystyle\frac{1}{3}\log \displaystyle\frac{16}{10}=\displaystyle\frac{1}{3}\left(4\log 2-1\right)=\displaystyle\frac{4a-1}{3}\).

Câu 6:

Cho \(\log_2{5}=a\). Tính \(\log_8{25}\) theo \(a\).

Ta có \(\log_8{25}=\log_{2^3}{5^2}=\displaystyle\frac{2}{3}\log_2{5}=\displaystyle\frac{2}{3}a\).

Câu 7:

Cho \(\log_2x = \displaystyle\frac{1}{2}\). Tính \(P = \displaystyle\frac{\log_2{(4x)} + \log_2 \displaystyle\frac{x}{2}}{x^2 - \log_{\sqrt{2}}x}\).

Ta có \(\log_2x = \displaystyle\frac{1}{2} \Leftrightarrow x = \sqrt{2} \Rightarrow x^2 = 2\).

Khi đó

\(P=\displaystyle\frac{\log_2(4x)+\log_2\displaystyle\frac{x}{2}}{x^2-\log_{\sqrt{2}}x}=\displaystyle\frac{\log_2\left(2x^2\right)}{x^2-2\log_2x}=\displaystyle\frac{1+2\log_2x}{x^2-2\log_2x}=\displaystyle\frac{1+2\cdot \displaystyle\frac{1}{2}}{2-2\cdot \displaystyle\frac{1}{2}}=2.\)

Câu 8:

Cho \(\log _{a} b=2\). Tính: \(\log _{a}(2 b)+\log _{a}\left(\displaystyle\frac{b^{2}}{2}\right)\).

\(\log _{a}(2 b)+\log _{a}\left(\displaystyle\frac{b^{2}}{2}\right)=\log_a2+\log_ab+\log_ab^2-\log_a2=\log_ab+2\log_ab=3\log_ab=6\).

Câu 9:

Cho a là một số thực dương khác 1 thoả mãn \(\log_4\sqrt{a}=5\). Tính \(\log_a2.\)

\(\log_4\sqrt{a}=5 \Leftrightarrow \displaystyle\frac{1}{4} \log_2 a = 5 \Leftrightarrow \log_2 a = 20.\)

Câu 10:

Biết \(\log_6 a=2\), (\(a>0\)). Tính \(I=\log_6 \left(\displaystyle\frac{1}{a}\right)\).

Từ \(\log_6 a=2\) (\(a>0\)) \(\Leftrightarrow a=6^2\).

Khi đó \(I=\log_6 \left(\displaystyle\frac{1}{a}\right)=\log_6\left(6^2\right)^{-1}=-2\).

Câu 11:

Cho $\log_25=a$. Biểu diễn $\log_{10}250$ qua $a$.

Ta có

\begin{align*}\log_{10}250=\ &\dfrac{\log_2 250}{\log_2 10}=\dfrac{\log_2(2\cdot5^3)}{\log_2(2\cdot5)}=\dfrac{1+3\log_25}{1+\log_25}=\dfrac{1+3a}{1+a}.\end{align*}

Câu 12:

Cho $\log_25=a$. Biểu diễn $\log_{100}2\sqrt{5}$ qua $a$.

Ta có

\[\log_{100}2\sqrt{5}=\dfrac{\log_2 2\sqrt{5}}{\log_2 100}=\dfrac{1+\frac{1}{2}\log_25}{2+2\log_25}=\dfrac{1+0{,}5a}{2+2a}.\]

Câu 13:

Cho $\log_32=a$. Biểu diễn $\log_4 18$ qua $a$.

Ta có

\[\log_4 18=\dfrac{\log_3 18}{\log_3 4}=\dfrac{\log_3(2\cdot3^2)}{\log_32^2}=\dfrac{\log_32+2}{2\log_32}=\dfrac{a+2}{2a}.\]

Câu 14:

Cho $\log_52=b$. Biểu diễn $\log_4 50$ qua $b$.

Ta có

\[\log_4 50=\dfrac{\log_5 50}{\log_5 4}=\dfrac{\log_52+2}{2\log_52}=\dfrac{b+2}{2b}.\]

Câu 15:

Cho $\log_3 18=a$. Biểu diễn $\log_4 72$ qua $a$.

Từ $\log_3 18=a\Rightarrow \log_3(2\cdot3^2)=a\Rightarrow \log_32+2=a\Rightarrow \log_32=a-2$.\\

Ta có

\[\log_4 72=\dfrac{\log_3 72}{\log_3 4}=\dfrac{\log_3(2^3\cdot3^2)}{\log_32^2}=\dfrac{3\log_32+2}{2\log_32}=\dfrac{3(a-2)+2}{2(a-2)}=\dfrac{3a-4}{2a-4}.\]

Câu 16:

Cho $\log_29=a$. Biểu diễn $\log_{6}81$ qua $a$.

Từ $\log_29=a\Rightarrow 2\log_23=a\Rightarrow \log_23=\dfrac{a}{2}$.\\

Ta có

\begin{align*}\log_{6}81=\ &\dfrac{\log_2 81}{\log_2 6}=\dfrac{\log_2 3^4}{\log_2(2\cdot3)}=\dfrac{4\log_23}{1+\log_23}=\dfrac{2a}{1+0{,}5a}.\end{align*}

Câu 17:

Cho $\log_36=a$. Biểu diễn $\log_{12} 18$ qua $a$.

Từ $\log_36=a\Rightarrow \log_3(2\cdot3)=a\Rightarrow \log_32=a-1$.\\

Ta có

\[\log_{12} 18=\dfrac{\log_3 18}{\log_3 12}=\dfrac{\log_3(2\cdot3^2)}{\log_3(2^2\cdot3)}=\dfrac{\log_32+2}{2\log_32+1}=\dfrac{a-1+2}{2(a-1)+1}=\dfrac{a+1}{2a-1}.\]

Câu 18:

Cho $\log_23=a$, $\log_25=b$. Biểu diễn $\log_{12} 90$ qua $a$ và $b$.

Ta có

\begin{align*}\log_{12}90=\ &\dfrac{\log_2 90}{\log_2 12}=\dfrac{\log_2(2\cdot3^2\cdot5)}{\log_2(2^2\cdot3)}=\dfrac{1+2\log_23+\log_25}{2+\log_23}=\dfrac{1+2a+b}{2+a}.\end{align*}

Câu 19:

Cho $\log_23=a$, $\log_25=b$. Biểu diễn $\log_{15} 20$ qua $a$ và $b$.

Ta có

\begin{align*}\log_{15}20=\ &\dfrac{\log_2 20}{\log_2 15}=\dfrac{\log_2(2^2\cdot5)}{\log_2(3\cdot5)}=\dfrac{2+\log_25}{\log_23+\log_25}=\dfrac{2+b}{a+b}.\end{align*}

Câu 20:

Cho $\log_23=a$, $\log_25=b$. Biểu diễn $\log_{30} 54$ qua $a$ và $b$.

Ta có

\begin{align*}\log_{30}54=\ &\dfrac{\log_2 54}{\log_2 30}=\dfrac{\log_2(3^2\cdot5)}{\log_2(2\cdot3\cdot5)}=\dfrac{2\log_23+\log_25}{1+\log_23+\log_25}=\dfrac{2a+b}{1+a+b}.\end{align*}

Câu 21:

Cho \(\log_a{x}=2\), \(\log_b{x}=3\) với \(a\), \(b\) là các số thực lớn hơn \(1\). Tính \(P=\log_{\frac{a}{b^2}}x\).

Ta có \(\heva{& \log_a x =2 \\ & \log_b x =3} \Leftrightarrow \heva{& x=a^2 \\ & x = b^3} \Rightarrow a^2=b^3 \Leftrightarrow a = b^{\frac{3}{2}}\).

Do đó, \(P=\log_{\frac{a}{b^2}}x=\log_{b^{-\frac{1}{2}}}x=-2 \log_b x = -2 \times 3=-6\).

Câu 22:

Biết \(\log a = 2\) và \(\log b=3\). Tính giá trị của \(\log \left(a^2 \cdot b^3\right)\).

\(\log \left(a^2 \cdot b^3\right)=2\log a+3\log b =2 \cdot2 + 3\cdot 3 =13\).

Câu 23:

Cho \(\log_a b=2\) và \(\log_a c=3\). Tính \(P= \log_a (b^2c^3)\).

Theo tính chất lôgarit, suy ra \(P= \log_a (b^2c^3) =\log_a b^2 +\log_a c^3 =2 \log_a b + 3 \log_a c=13\).

Câu 24:

Cho các số thực dương \(a\), \(b\) thỏa mãn \(\log_2 a=x\), \(\log_2 b=y\). Tính \(P=\log_2\left(a^2b^3\right)\).

Ta có \(P=\log_2\left(a^2b^3\right)=\log_2 a^2+\log_2 b^3=2\log_2 a+3\log_2 b=2x+3y\).

Câu 25:

Cho \(\log_ab=2\), \(\log_ac=3\). Tính: \(P=\log_a\left(\displaystyle\frac{b^2}{c^3}\right)\).

Ta có

\(P=\log_a\left(\displaystyle\frac{b^2}{c^3}\right)\Leftrightarrow P=2\log_ab-3\log_ac\Leftrightarrow P=2\cdot 2-3\cdot 3=-5.\)

Câu 26:

Cho \(\log_{ab} b =3\) (với \(a>0\), \(b>0\), \(ab\ne 1\)). Tính \(\log_{\sqrt{ab}} \left( \displaystyle\frac{a}{b^2} \right)\).

Ta có \(\log_{ab} b =3\Leftrightarrow \log_{b} (ab) =\displaystyle\frac{1}{3}\Leftrightarrow \log_b a +1 =\displaystyle\frac{1}{3}\Leftrightarrow \log_b a =-\displaystyle\frac{2}{3}\).

Do đó

\begin{align*}\log_{\sqrt{ab}} \left(\displaystyle\frac{a}{b^2}\right)=\ &2\log_{ab} \left( \displaystyle\frac{a}{b^2} \right)\\ =\ &2(\log_{ab} a-2\log_{ab} b)\\ =\ &2(\log_{ab} b\cdot \log_b a -2\cdot 3)\\ =\ &2\left( 3\cdot \left( -\displaystyle\frac{2}{3} \right) -6 \right)=-16.\end{align*}

Câu 27:

Cho \(x>0\) thỏa mãn \(\log_3\left(\log_9x\right)=0\). Tính \((\log_3 x)^2\).

Ta có

\(\log_3\left(\log_9x\right)=0\Leftrightarrow \log_9x=1\Leftrightarrow x=9.\)

Từ đó \((\log_3x)^2=(\log_39)^2=4\).

Câu 28:

Đặt \(\log 2=a\), \(\log 3=b\). Biểu thị biểu thức \(\log_4 9\) theo \(a\) và \(b\).

Ta có:

\(\log_4 9=\displaystyle\frac{\log 9}{\log 4}=\displaystyle\frac{\log 3^2}{\log 2^2}=\displaystyle\frac{2\log 3}{2\log 2}=\displaystyle\frac{b}{a}\).

Câu 29:

Đặt \(\log 2=a\), \(\log 3=b\). Biểu thị biểu thức \(\log_6 12\) theo \(a\) và \(b\).

Ta có:

\(\log_6 12=\displaystyle\frac{\log 12}{\log 6}=\displaystyle\frac{2\log 2+\log 3}{\log 2+\log 3}=\displaystyle\frac{2a+b}{a+b}\).

Câu 30:

Đặt \(\log 2=a\), \(\log3=b\). Biểu thị biểu thức \(\log_5 6\) theo \(a\) và \(b\).

Ta có \(\log_5 6=\displaystyle\frac{\log 6}{\log 5}=\displaystyle\frac{\log 2+\log 3}{\log (2+3)}\).

Lại có \(\log 2=a\Rightarrow 10^a=2\) và \(\log 3=b\Rightarrow 10^b=3\). Do đó

\(\log_5 6=\displaystyle\frac{\log 6}{\log 5}=\displaystyle\frac{\log 2+\log 3}{\log 10 -\log 2}=\displaystyle\frac{a+b}{1-a}.\)

Câu 31:

Đặt \(\log_2 3=a\), \(\log_2 5=b\). Biểu thị \(\log_9 10\) theo \(a\) và \(b\).

\(\log_9 10=\displaystyle\frac{\log_2 10}{\log_2 9}=\displaystyle\frac{\log_2 (2\cdot 5)}{\log_2 3^2}=\displaystyle\frac{\log_2 2+\log_2 5}{2\log_2 3}=\displaystyle\frac{1+b}{2a}\).

Câu 32:

Đặt \(\log_3 2=a\), \(\log_3 7=b\). Biểu thị \(\log_{12} 21\) theo \(a\) và \(b\).

\(\log_{12} 21=\displaystyle\frac{\log_3 21}{\log_3 12}=\displaystyle\frac{\log_3 3+\log_3 7}{\log_3 3+\log_3 4}=\displaystyle\frac{1+b}{1+2a}\).

Câu 33:

Cho \(\log_b a=x\) và \(\log_b c=y\). Hãy biểu diễn \(\log_{a^2}\left(\sqrt[3]{b^5c^4}\right)\) theo \(x\) và \(y\).

Ta có \(\log_{a^2}\left(\sqrt[3]{b^5c^4}\right)=\displaystyle\frac{1}{6}\log_a(b^5c^4)=\displaystyle\frac{5}{6}\log_ab+\displaystyle\frac{2}{3}\log_ac=\displaystyle\frac{5}{6\log_ba}+\displaystyle\frac{2\log_bc}{3\log_ba}=\displaystyle\frac{5+4y}{6x}\).

Câu 34:

Cho \(a=\log_23\) và \(b=\log_25\). Tính \(\log_2\sqrt[6]{360}\) theo \(a\) và \(b\).

Ta có

\begin{align*}\log_2\sqrt[6]{360}=\ &\displaystyle\frac{1}{6}\log_2(2^3\cdot 3^2\cdot 5)=\displaystyle\frac{1}{6}\left(3\log_22+2\log_23+\log_25\right)\\=\ &\displaystyle\frac{1}{2}+\displaystyle\frac{1}{3}\log_23+\displaystyle\frac{1}{6}\log_25=\displaystyle\frac{1}{2}+\displaystyle\frac{1}{3}a+\displaystyle\frac{1}{6}b.\end{align*}

Câu 35:

Cho \(a=\log_25,\ b=\log_29\). Biểu diễn \(\log_2\displaystyle\frac{40}{3}\) theo \(a\) và \(b\).

Ta có

\(\log_2\displaystyle\frac{40}{3}=\log_240-\log_23=\log_2(5\cdot 8)-\displaystyle\frac{1}{2}\log_2 9=\log_25+\log_28-\displaystyle\frac{1}{2}\log_29=a+3-\displaystyle\frac{1}{2}b.\)

Câu 36:

Đặt \(\log _25=a\), \(\log _32=b\). Tính \(\log _{15}20\) theo \(a\) và \(b\).

Ta có

\(\log_{15}20 =\displaystyle\frac{\log_220}{\log_215}=\displaystyle\frac{2+\log_25}{\log_23+\log_25}=\displaystyle\frac{2+a}{\displaystyle\frac{1}{b}+a}=\displaystyle\frac{2b+ab}{1+ab}.\)

Câu 37:

Cho \(a=\log_5 2;\,b=\log_53\). Tính \(\log_{10}6\) theo \(a\) và \(b\).

Ta có \(\log_{10}6=\displaystyle\frac{\log_5 6}{\log_5 10}=\displaystyle\frac{\log_5 2+\log_5 3}{1+\log_5 2}=\displaystyle\frac{a+b}{1+a}\).

Câu 38:

Cho \(\log_25=a\); \(\log_35=b\). Tính \(\log_65\) theo \(a\) và \(b\).

Ta có \(\log_65 =\displaystyle\frac{1}{\log_56}= \displaystyle\frac{1}{\log_52+\log_53}=\displaystyle\frac{1}{\displaystyle\frac{1}{\log_25}+\displaystyle\frac{1}{\log_35}}=\displaystyle\frac{1}{\displaystyle\frac{1}{a}+\displaystyle\frac{1}{b}}= \displaystyle\frac{ab}{a+b}.\)

Câu 39:

Cho \(a=\log_5 2\); \(b=\log_53\). Tính \(\log_{10}6\) theo \(a\) và \(b\).

Ta có \(\log_{10}6=\displaystyle\frac{\log_5 6}{\log_5 10}=\displaystyle\frac{\log_5 2+\log_5 3}{1+\log_5 2}=\displaystyle\frac{a+b}{1+a}\).

Câu 40:

Cho \(\log_25=a\); \(\log_35=b\). Tính \(\log_65\) theo \(a\) và \(b\).

Ta có \(\log_65 =\displaystyle\frac{1}{\log_56}= \displaystyle\frac{1}{\log_52+\log_53}=\displaystyle\frac{1}{\displaystyle\frac{1}{\log_25}+\displaystyle\frac{1}{\log_35}}=\displaystyle\frac{1}{\displaystyle\frac{1}{a}+\displaystyle\frac{1}{b}}= \displaystyle\frac{ab}{a+b}.\)

Dạng 3. Chứng minh, rút gọn

Câu 1:

Với \(a>0\), \(b>0\) và \(a\neq 1\). Chứng minh: \(\log_a b^2+\log_{a^3}b^8=\displaystyle\frac{14}{3}\log_a b\).

\(\log_a b^2+\log_{a^3} b^8=2\log_a b+\displaystyle\frac{8}{3}\log_{a} b =\displaystyle\frac{14}{3} \log_a b\).

Câu 2:

Cho \(a\), \(b\) là các số thực dương. Rút gọn \(P=2\log_2 a-\log_{\frac{1}{2}} b^2\).

Ta có \(P=2\log_2 a-\log_{\frac{1}{2}} b^2=\log_2 a^2+\log_2 b^2=\log_2 a^2b^2=\log_2 \left(ab\right)^2\).

Câu 3:

Cho các số \(a\), \(b\) tùy ý. Chứng minh: \(\log_2\displaystyle\frac{1}{2^a}+\log_2\displaystyle\frac{1}{2^b}=-a-b\).

Ta có \(A=\log_2\displaystyle\frac{1}{2^a}+\log_2\displaystyle\frac{1}{2^b} =\log_2 2^{-a}+\log_2 2^{-b} = -a-b.\)

Câu 4:

Với \(a\), \(b\) dương và \(a\) khác \(1\). Chứng minh: \(\log_{a^3}\left(ab^6\right)=P=\displaystyle\frac{1}{3}+2\log_a{b}\).

\(\log_{a^3}\left(ab^6\right)=\displaystyle\frac{1}{3}\log_{a}\left(ab^6\right)=\displaystyle\frac{1}{3}\left(\log_{a}a+\log_{a}b^6\right)=\displaystyle\frac{1}{3}+2\log_a{b}\).

Câu 5:

Chứng minh: \(\log_{a^4}b^2=\displaystyle\frac{1}{2}\log_a(-b)\) (với \(0

\(\log_{a^4}b^2=\displaystyle\frac{1}{4}\cdot 2 \log_a(-b)=\displaystyle\frac{1}{2}\log_a(-b)\) (vì \(b<0\)).

Câu 6:

Cho \(a>0\), \(b>0\) thoả mãn \(a^3 b^2=100\). Tính: \(P=3 \log a+2 \log b.\)

Ta có: \(a^{3} b^{2}=100\).

Suy ra \(\log a^3b^2=\log 100\Leftrightarrow\log a^3+\log b^2=\log 10^2\Leftrightarrow3\log a+2\log b=2\).

Vậy \(P=2\).

Câu 7:

Viết biểu thức sau thành lôgarit của một biểu thức (giả thiết các biểu thức đều có nghĩa): \(A=\ln \left(\displaystyle\frac{x}{x-1}\right)+\ln \left(\displaystyle\frac{x+1}{x}\right)-\ln \left(x^2-1\right)\).

\(A=\ln \left(\displaystyle\frac{x}{x-1}\right)+\ln \left(\displaystyle\frac{x+1}{x}\right)-\ln \left(x^2-1\right)=\ln\left[\displaystyle\frac{\displaystyle\frac{x}{x-1}\cdot\displaystyle\frac{x+1}{x}}{x^2-1}\right]\).

Hay \(A=\ln\left[\displaystyle\frac{x+1}{(x+1)(x-1)^2}\right]=-2\ln(x-1)\).

Câu 8:

Viết biểu thức sau thành lôgarit của một biểu thức (giả thiết các biểu thức đều có nghĩa): \(B=21 \log _3 \sqrt[3]{x}+\log _3\left(9 x^2\right)-\log _3 9\).

\(B=21 \log _3 \sqrt[3]{x}+\log _3\left(9 x^2\right)-\log _3 9=\log_3\displaystyle\frac{\left(\sqrt[3]{x}\right)^{21}\cdot9x^2}{9}=9\log_3x\).

Câu 9:

Rút gọn biểu thức: \(A=\log _{\tfrac{1}{3}} 5+2 \log _9 25-\log _{\sqrt{3}} \displaystyle\frac{1}{5}\).

\(A=\log _{\displaystyle\frac{1}{3}} 5+2 \log _9 25-\log _{\sqrt{3}} \displaystyle\frac{1}{5}=-\log_35+2\log_35+2\log_35=3\log_35\).

Câu 10:

Rút gọn biểu thức: \(B=\log _{a} M^2+\log _{a^2} M^4\).

\(B=\log _{a} M^2+\log _{a^2} M^4=2\log_aM+\displaystyle\frac{4}{2}\log_aM=4\log_aM\).

Câu 11:

Tính: \(A=\log _2 3 \cdot \log _3 4 \cdot \log _4 5 \cdot \log _5 6 \cdot \log _6 7 \cdot \log _7 8\).

Áp dụng công thức \(\log_ab\cdot\log_bc=\log_ac\), ta được

\(A=\log _2 3 \cdot \log _3 4 \cdot \log _4 5 \cdot \log _5 6 \cdot \log _6 7 \cdot \log _7 8=\log_28=\log_22^3=3\).

Câu 12:

Tính: \(B=\log _2 2 \cdot \log _2 4 \cdots \log _2 2^n\).

\(B=\log _2 2 \cdot \log _2 4 \cdots \log _2 2^n=\log _2 2^1 \cdot \log _2 2^2 \cdots \log _2 2^n=1\cdot2\cdots n=n!\).

Câu 13:

Cho \(a,\, b>0\) và khác \(1\), thỏa \(\log_{a}^2b-8\log_b(a\sqrt[3]{b})=-\displaystyle\frac{8}{3}.\) Tính \(P=\log_a(a\sqrt[3]{ab}).\)

Đặt \(t=\log_ab\). Ta có

\begin{align*}&\log_{a}^2b-8\log_b(a\sqrt[3]{b})=-\displaystyle\frac{8}{3}\\ \Leftrightarrow\ &\log_{a}^2b-8\left(\log_b(a)+\displaystyle\frac{1}{3}\right)=-\displaystyle\frac{8}{3}\\ \Leftrightarrow\ & \log_{a}^2b-\displaystyle\frac{8}{\log_ab}=0\\ \Leftrightarrow\ &\log_ab=2.\end{align*}

Mặt khác \(P=\log_a\left(a\sqrt[3]{ab}\right)=\displaystyle\frac{4}{3}+\displaystyle\frac{1}{3}\log_{a}b=2.\)

Câu 14:

Cho \(\log_ac=x>0\) và \(\log_bc=y>0\). Chứng minh: \(\log_{ab}c=\displaystyle\frac{xy}{x+y}\).

Ta có: \(\log_ac>0 \Rightarrow c>0\) và \(c\ne 1\). Suy ra

\(\log_{ab}c=\displaystyle\frac{1}{\log_cab}=\displaystyle\frac{1}{\log_ca+\log_cb}=\displaystyle\frac{1}{\displaystyle\frac{1}{x}+\displaystyle\frac{1}{y}}=\displaystyle\frac{xy}{x+y}.\)

Câu 15:

Cho \(a,\, b,\, x>0\) thỏa mãn \(\log_5x=\log_{\sqrt[3]{5}}b-2\log_{\frac{1}{5}}a\). Chứng minh: \(x=a^2b^3\).

Ta có \(\log_5x=\log_{\sqrt[3]{5}}b-2\log_{\frac{1}{5}}a\Leftrightarrow \log_5x=3\log_5b+2\log_5a\)

\(\Leftrightarrow \log_5x=\log_5\left(a^2b^3\right)\Leftrightarrow x=a^2b^3\).

Câu 16:

Cho \(a,\, b>0\) thỏa mãn \(3\log a+2\log b=1\). Chứng minh: \(a^3b^2=10\).

Ta có: \(3\log a+2\log b=1 \Leftrightarrow \log a^{3}+\log b^{2}=1\Leftrightarrow \log\left(a^{3}b^{2}\right)=1\Leftrightarrow a^{3}b^{2}=10.\)

Câu 17:

Cho \(a, b>0\), thỏa \(a^2+b^2=7ab.\) Chứng minh: \(2\log_2\displaystyle\frac{a+b}3=\log_2a+\log_2b\).

Đẳng thức ở giả thiết tương đương với \(\left(\displaystyle\frac{a+b}3\right)^2=ab.\)

Lấy lô-ga-rít cơ số 2 vào 2 vế của đẳng thức này, ta được \(2\log_2\displaystyle\frac{a+b}3=\log_2a+\log_2b.\)

Câu 18:

Cho \(a,b,c\in \mathbb{R}\) thỏa mãn \(\log_4a=\log_9b=\log_6(a-b)\). Tính \(M=\displaystyle\frac{a}{a+b}\).

Ta có \(\log_4a=\log_9b=\log_6(a-b)=t\Rightarrow a=4^t;b=9^t;a-b=6^t\)

\begin{align*}\Rightarrow\ & 4^t-9^t=6^t\\\Leftrightarrow\ & {\left(\displaystyle\frac{2}{3}\right)}^{2t}-{\left(\displaystyle\frac{2}{3}\right)}^t-1=0\\\Rightarrow\ &\hoac{& {\left(\displaystyle\frac{2}{3}\right)}^t=\displaystyle\frac{1-\sqrt{5}}{2}<0\quad \text{(loại)}\\ &{\left(\displaystyle\frac{2}{3}\right)}^t=\displaystyle\frac{1+\sqrt{5}}{2}}\\\Rightarrow\ & M=\displaystyle\frac{5+\sqrt{5}}{10}.\end{align*}

Câu 19:

Với \(a,b>0\) thỏa \(9a^2+b^2=10ab\), chứng minh: \(\displaystyle\frac{\log (3a+b)}{4}=\displaystyle\frac{\log a+\log b}{2}\).

Ta có \(9a^2+b^2=10ab\Leftrightarrow 9a^2+6ab+b^2=16ab\Leftrightarrow (3a+b)^2=16ab\).

\(\Leftrightarrow \log\displaystyle\frac{(3a+b)^2}{16}=\log (ab)\Leftrightarrow 2\log\displaystyle\frac{3a+b}{4}=\log a+\log b\Leftrightarrow \log\displaystyle\frac{3a+b}{4}=\displaystyle\frac{1}{2}\left(\log a+\log b\right)\).

Câu 20:

Cho \(a,\, b>1\), thỏa mãn \(\log_b a = \log_a b + 2\). Tính \(\log_a b\).

Ta thấy \(\log_b a = \log_a b + 2 \Leftrightarrow \log^2_a b + 2\log_a b - 1 = 0 \Rightarrow \log_a b = - 1 + \sqrt{2}\) (vì \(a, b > 1\)).

Câu 21:

Cho \(a,\,b>0\) và \(a^2+b^2=7ab\). Chứng minh: \(\log_7\displaystyle\frac{a+b}{3}=\displaystyle\frac{1}{2}\left(\log_7a+\log_7b\right)\).

Ta có

\(a^2+b^2=7ab \Leftrightarrow (a+b)^2=9ab\Leftrightarrow \left(\displaystyle\frac{a+b}{3}\right)^2=ab.\)

Suy ra

\(\log_7\left(\displaystyle\frac{a+b}{3}\right)^2=\log_7(ab)\Leftrightarrow \log_7\displaystyle\frac{a+b}{3}=\displaystyle\frac{1}{2}\left(\log_7a+\log_7b\right).\)

Câu 22:

Cho \(a,b>0\), thỏa mãn \(\log 2\cdot \log_2 a-\log b=2\). Chứng minh: \(a=100b\).

Ta có \(\log 2\cdot \log_2 a-\log b=2\Leftrightarrow \log \displaystyle\frac{a}{b}=2\Leftrightarrow \displaystyle\frac{a}{b}=100.\)

}

Câu 23:

Cho \(a,b>0\), thỏa \(a^2 + b^2 = 2ab\). Chứng minh: \(\log_2(a+b)=\displaystyle\frac{1}{2}(2+\log_2a+\log_2b)\).

Với mọi số thực dương \(a\) và \(b\), ta có \(a^2 + b^2 = 2ab \Leftrightarrow (a+b)^2 = 4ab\).

Do đó, ta có

\(\log_2(a+b)^2 = \log_2(4ab) \Leftrightarrow 2\log_2(a+b) = \log_24+\log_2a+\log_2b\) \(\Leftrightarrow \log_2(a+b)=\displaystyle\frac{1}{2}(2+\log_2a+\log_2b)\).

Câu 24:

Cho \(a, b > 0\) và \(2\log_2b - 3\log_2a = 2\). Chứng minh: \(b^2 = 4a^3\).

Từ giả thiết ta có

\(\log_2\left( \displaystyle\frac{b^2}{a^3}\right) = 2 \Leftrightarrow b^2 = 4a^3\).

Câu 25:

Cho \(a, b>0\), thỏa \(a^2+b^2=7ab.\) Chứng minh: \(2\log_2\displaystyle\frac{a+b}{3}=\log_2 a+\log_2 b\).

Ta có \(a^2+b^2=7ab\Leftrightarrow (a+b)^2=9ab.\) Do đó

\(\log_2 (a+b)^2=\log_2 (9ab)\Leftrightarrow 2\log_2(a+b)=2\log_2 3+\log_2 a+\log_2 b\Leftrightarrow 2\log_2\displaystyle\frac{a+b}{3}=\log_2 a+\log_2 b.\)

Câu 26:

Cho \(a,\, b>0\), thỏa \(a^2+b^2=23ab\). Chứng minh: \(\log_{5}(a+b)=1+\log_{25}a+\log_{25}b\).

Ta có \(a^2+b^2=23ab\Leftrightarrow (a+b)^2=25ab\Leftrightarrow \left(\displaystyle\frac{a+b}{5}\right)^2=ab\)\;(*)

Lấy lôgarit cơ số \(5\) hai vế của (*) ta được

\(2\left[\log_{5}(a+b)-\log_{5}5\right]=\log_5(ab)\Leftrightarrow 2\left[\log_{5}(a+b)-1\right]=\log_{5}a+\log_{5}b\)

\(\Leftrightarrow \log_5(a+b)=\displaystyle\frac{1}{2}\left(\log_5{a}+\log_5{b}\right)+1=1+\log_{25}a+\log_{25}b\).

Câu 27:

Cho \(a,\, b>0\), thỏa \(a^2+b^2=23ab\). Chứng minh: \(\ln\displaystyle\frac{a+b}{5}=\displaystyle\frac{\ln a+\ln b}{2}\).

Ta có \(a^2+b^2=23ab\Leftrightarrow (a+b)^2=25ab\Leftrightarrow \left(\displaystyle\frac{a+b}{5}\right)^2=ab\)\;(*)

Lấy lôgarit tự nhiên hai vế của (*), ta được

\(2\ln\displaystyle\frac{a+b}{5}=\ln(ab)=\ln a+\ln b\Rightarrow \ln\displaystyle\frac{a+b}{5}=\displaystyle\frac{\ln a+\ln b}{2}\).

Câu 28:

Cho \(a,\, b>0\), thỏa \(a^2+b^2=23ab\). Chứng minh: \(2\log\displaystyle\frac{a+b}{5}=\log a+\log b\).

Ta có \(a^2+b^2=23ab\Leftrightarrow (a+b)^2=25ab\Leftrightarrow \left(\displaystyle\frac{a+b}{5}\right)^2=ab\)\;(*)

Lấy lôgarit thập phân hai vế của (*), ta có

\(2\log\displaystyle\frac{a+b}{5}=\log a+\log b\).

Câu 29:

Cho \(a,b>0\) và \(2\log_2b-3\log_2a=2\). Chứng minh: \(b^2=4a^3\).

Từ giả thiết ta có \(\log_2\left(\displaystyle\frac{b^2}{a^3}\right)=2\Leftrightarrow b^2=4a^3\).

Dạng 4. Ứng dụng thực tế

Câu 1:

Độ pH của một dung dịch hoá học được tính theo công thức: \(\mathrm{pH}=-\log \left[\mathrm{H}^{+}\right].\)

trong đó \(\left[\mathrm{H}^{+}\right]\) là nồng độ (tính theo \(\mathrm{~mol}\)/lít) của các ion hydrogen. Giá trị pH nằm trong khoảng từ \(0\) đến \(14\). Nếu \(\mathrm{pH}<7\) thì dung dịch có tính acid, nếu \(\mathrm{pH}>7\) thì dung dịch có tính base, còn nếu \(\mathrm{pH}=7\) thì dung dịch là trung tính.

a) Tính độ \(\mathrm{pH}\) của dung dịch có nồng độ ion hydrogen bằng \(0{,}01 \mathrm{~mol} /\)lít;

b) Xác định nồng độ ion hydrogen của một dung dịch có độ \(\mathrm{pH}=7{,}4\).

a) Khi \(\left[\mathrm{H}^{+}\right]=0{,}01\), ta có: \(\mathrm{pH}=-\log 0,01=-\log 10^{-2}=2\).

b) Nồng độ ion hydrogen trong dung dịch đó là \(\left[\mathrm{H}^{+}\right]=10^{-7{,}4}\).

Câu 2:

Biết thời gian cần thiết (tính theo năm) để tăng gấp đôi số tiền đầu tư theo thể thức lãi kép liên tục với lãi suất không đổi \(r\) mỗi năm được cho bởi công thức sau: \(t=\displaystyle\frac{\ln 2}{r}.\)

Tính thời gian cần thiết để tăng gấp đôi một khoản đầu tư khi lãi suất là \(6 \%\) mỗi năm (làm tròn kết quả đến chữ số thập phân thứ nhất).

Ta có: \(r=6 \%=0{,}06\). Do đó thời gian cần thiết để tăng gấp đôi khoản đầu tư là

\(t=\displaystyle\frac{\ln 2}{r}=\displaystyle\frac{\ln 2}{0{,}06} \approx 11{,}6\, (\text {năm}).\)

Câu 3:

Bác An gửi tiết kiệm ngân hàng \(100\) triệu đồng kì hạn \(12\) tháng, với lãi suất không đổi là \(6 \%\) một năm. Khi đó sau \(n\) năm gửi thì tổng số tiền bác An thu được (cả vốn lẫn lãi) cho bởi công thức sau:

\(A=100 \cdot(1+0{,}06)^n \text { (triệu đồng).}\)

Hỏi sau ít nhất bao nhiêu năm, tổng số tiền bác An thu được là không dưới \(150\) triệu đồng?

Ta có: \(A=100 \cdot(1+0{,}06)^n=100 \cdot 1{,}06^n\).

Với \(A=150\), ta có: \(100 \cdot 1{,}06^n=150\) hay \(1{,}06^n=1{,}5\), tức là \(n=\log _{1{,}06} 1{,}5 \approx 6{,}96\).

Vì gửi tiết kiệm kì hạn \(12\) tháng (tức là \(1\) năm) nên \(n\) phải là số nguyên.\\ Do đó ta chọn \(n=7\).

Vậy sau ít nhất \(7\) năm thì bác An nhận được số tiền không dưới \(150\) triệu đồng.

Câu 4:

Biết rằng khi độ cao tăng lên, áp suất không khí sẽ giảm và công thức tính áp suất dựa trên độ cao là \(a=15500(5-\log p),\) trong đó \(a\) là độ cao so với mực nước biển (tính bằng mét) và \(p\) là áp suất không khí (tính bằng pascal). Tính áp suất không khí ở đỉnh Everest có độ cao \(8850 \mathrm{~m}\) so với mực nước biển.

Đỉnh Everest có độ cao \(8850 \mathrm{~m}\) so với mực nước biển suy ra

\(8850=15500(5-\log p)\Leftrightarrow \log p=\displaystyle\frac{1373}{310}\Leftrightarrow p=26855{,}44\mathrm{~(pascal)}.\)

Áp suất không khí ở đỉnh Everest là \(p=26855{,}44\mathrm{~(pascal)}\).

Câu 5:

Mức cường độ âm \(L\) đo bằng decibel (\(\mathrm{dB}\)) của âm thanh có cường độ \(I\) (đo bằng oát trên mét vuông, kí hiệu là \(\mathrm{W}/\mathrm{m}^2\)) được định nghĩa như sau: \(L(I)=10 \log \displaystyle\frac{I}{I_0}, \( trong đó \(I_0=10^{-12} \mathrm{~W}/\mathrm{m}^2\) là cường độ âm thanh nhỏ nhất mà tai người có thể phát hiện được (gọi là ngưỡng nghe). Xác định mức cường độ âm của mỗi âm sau:

a) Cuộc trò chuyện bình thường có cường độ \(I=10^{-7} \mathrm{~W} / \mathrm{m}^2\).

b) Giao thông thành phố đông đúc có cường độ \(I=10^{-3} \mathrm{~W} / \mathrm{m}^2\).

a) Cuộc trò chuyện bình thường có cường độ \(I=10^{-7} \mathrm{~W} / \mathrm{m}^2\) có mức cường độ âm là

\(L(I)=10 \log \displaystyle\frac{10^{-7}}{10^{-12}}=50~(\mathrm{dB}).\)

b) Giao thông thành phố đông đúc có cường độ \(I=10^{-3} \mathrm{~W} / \mathrm{m}^2\)

có mức cường độ âm là

\(L(I)=10 \log \displaystyle\frac{10^{-3}}{10^{-12}}=90~(\mathrm{dB}).\)

Câu 6:

Trong nuôi trồng thuỷ sản, độ \(\mathrm{pH}\) của môi trường nước sẽ ảnh hưởng đến sức khoẻ và sự phát triển của thuỷ sản. Độ \(\mathrm{pH}\) thích hợp cho nước trong đầm nuôi tôm sú là từ \(7{,}2\) đến \(8{,}8\) và tốt nhất là trong khoảng từ \(7{,}8\) đến \(8{,}5\). Phân tích nồng độ \(\left[\mathrm{H}^{+}\right]\) trong một đầm nuôi tôm sú, ta thu được \(\left[\mathrm{H}^{+}\right]=8 \cdot 10^{-8}\). Hỏi độ pH của đầm đó có thích hợp cho tôm sú phát triển không?

Độ pH của đầm là: \(\mathrm{pH}=-\log \left[\mathrm{H}^{+}\right]=-\log \left( 8\cdot 10^{-8}\right)\approx 7{,}1\).

Do vậy, độ pH của đầm không thích hợp cho tôm sú phát triển.

Câu 7:

Một vi khuẩn có khối lượng khoảng \(5 \cdot 10^{-13}\) gam và cứ 20 phút vi khuẩn đó tự nhân đôi một lần. Giả sử các vi khuẩn được nuôi trong các điều kiện sinh trưởng tối ưu và mỗi con vi khuẩn đều tồn tại trong ít nhất 60 giờ. Hỏi sau bao nhiêu giờ khối lượng do tế bào vi khuẩn này sinh ra sẽ đạt tới khối lượng của Trái Đất (lấy khối lượng của Trái Đất là \(6 \cdot 10^{27} \mathrm{gam}\)) (làm tròn kết quả đến hàng đơn vị)?

Số lần phân chia: \(N=N_0 \cdot 2^n \Rightarrow n=\log_2\left(\displaystyle\frac{N}{N_0}\right)=\log_2\left(\displaystyle\frac{6 \cdot 10^{27}}{5 \cdot 10^{-13}}\right)=\log_2\left(1{,}2\cdot 10^{40}\right)\approx 133\).

Thời gian cần thiết là: \(133: 3\approx 44{,}3\) giờ.

Vậy sau 45 giờ thì khối lượng do tế bào vi khuẩn này sinh ra sẽ đạt tới khối lượng của Trái Đất.

Câu 8:

Độ lớn \(M\) của một trận động đất theo thang Richter được tính theo công thức \(M=\log \displaystyle\frac{A}{A_0}\), trong đó \(A\) là biên độ lớn nhất ghi được bởi máy đo địa chấn, \(A_0\) là biên độ tiêu chuẩn được sử dụng để hiệu chỉnh độ lệch gây ra bởi khoảng cách của máy đo địa chấn so với tâm chấn (\(\mathrm{A}_0=1 \mu m\)).

a) Tính độ lớn của trận động đất có biên độ \(A\) bằng

i) \(10^{5{,}1}A_0\).

ii) \(65~000 A_0\).

b) Một trận động đất tại địa điểm \(N\) có biên độ lớn nhất gấp ba lần biên độ lớn nhất của trận động đất tại địa điểm \(P\). So sánh độ lớn của hai trận động đất.

a) Độ lớn của trận động đất có biên độ \(A\) là

i) \(10^{5{,}1}A_0 \Rightarrow M=\log \displaystyle\frac{10^{5{,}1}A_0}{A_0}=5{,}1\).

ii) \(65~000 A_0\Rightarrow M=\log \displaystyle\frac{65~000 A_0}{A_0} =\log (65\cdot 10^3)\approx 4{,}81\).

b) Gọi \(M_N\) và \(M_P\) lần lượt là độ lớn của các trận động đất tại địa điểm \(N\) và \(P\).

Gọi \(A\) là biên độ lớn nhất ghi được bởi máy đo địa chấn tại địa điểm \(P\). Ta có

\(M_P=\log \displaystyle\frac{A}{A_0};\quad M_N=\log \displaystyle\frac{3A}{A_0}=\log 3+\log \displaystyle\frac{A}{A_0}.\)

Do \(\log 3\approx 0{,}3>0\) nên \(M_N>M_P\).

Câu 9:

Trong hóa học, độ pH của một dung dịch được tính theo công thức \(\text{pH}=-\log[\text{H}^+]\), trong đó \([\text{H}^+]\) là nồng độ H\(^+\) (ion hydro) tính bằng mol/L. Các dung dịch có pH bé hơn \(7\) thì có tính acid, có pH lớn hơn \(7\) thì có tính kiềm, có pH bằng \(7\) thì trung tính.

a) Tính độ pH của dung dịch có nồng độ H\(^+\) là \(0{,}0001\) mol/L. Dung dịch này có tính acid, hay kiềm hay trung tính?

b) Dung dịch \(A\) có nồng độ H\(^+\) gấp đôi nồng độ H\(^+\) của dung dịch \(B\).

Độ pH của dung dịch nào lớn hơn và lớn hơn bao nhiêu? Làm tròn kết quả đến hàng phần nghìn.

a) \(\text{pH}=-\log 0{,}0001=-\log 10^{-4} =4\log 10=4\).

Do \(4<7\) nên dung dịch có tính acid.

b) Kí hiệu pH\(_A\), pH\(_B\) lần lượt là độ pH của hai dung dịch \(A\) và \(B\). \([\text{H}^+]_A\), \([\text{H}^+]_B\) lần lượt là nồng độ của hai dung dịch \(A\) và \(B\). Ta có

\(\text{pH}_A=-\log[\text{H}^+]_A=-\log\left(2[\text{H}^+]_B\right)=-\log 2-\log[\text{H}^+]_B=-\log 2+\text{pH}_B.\)

Suy ra \(\text{pH}_B-\text{pH}_A=\log 2\approx 0{,}301\).

Vậy dung dịch \(B\) có độ pH lớn hơn và lớn hơn khoảng \(0{,}301\).