Scale Logaritmiche. Matematica con Elementi di Statistica a.a. 2015/16
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- Liliana Costanzo
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1 Scale Logaritmiche Scala Logaritmica: sull asse prescelto (ad esempio, l asse x) si rappresenta il punto di ascissa = 0 0 nella direzione positiva si rappresentano, a distanze uguali fra di loro, i punti di ascissa 0, 0 2, 0 3,... nella direzione negativa si rappresentano, a distanze uguali fra di loro, i punti di ascissa 0, 0 2, 0 3,... i valori intermedi tra una potenza di 0 e la successiva (ad esempio, 2, 3,..., 9) sono posizionati in corrispondenza dei valori dei rispettivi logaritmi decimali Applicazioni: rappresentare misure positive con ordini di grandezza molto diversi fra loro linearizzare funzioni esponenziali y = K a x (scale semilogaritmiche) linearizzare funzioni potenza y = A x b (scale doppiamente logaritmiche)
2 Carta Semilogaritmica Carta Semilogaritmica: scala lineare sull asse delle ascisse X e scala logaritmica sull asse delle ordinate Y (o viceversa) Trasformazione di variabili: X = x Y = log 0 y
3 Carta Doppiamente Logaritmica Carta Doppiamente Logaritmica: scala logaritmica sull asse delle ascisse X e scala logaritmica sull asse delle ordinate Y Trasformazione di variabili: X = log 0 x Y = log 0 y
4 Carte Semilogaritmiche Data la funzione esponenziale y = K a x, passando ai logaritmi decimali e utilizzando le proprietà dei logaritmi, si ottiene log 0 y = log 0 (K a x ) log 0 y = log 0 K + x log 0 a Ponendo X = x e Y = log 0 y, si ha Y = log 0 K + X log 0 a, che è l equazione di una retta y = mx + q con coefficiente angolare m = log 0 a e intercetta q = log 0 K.
5 Carte Doppiamente Logaritmiche Data la funzione potenza y = K x b, passando ai logaritmi decimali e utilizzando le proprietà dei logaritmi, si ottiene log 0 y = log 0 (K x b ) log 0 y = log 0 K + b log 0 x Ponendo X = log 0 x e Y = log 0 y, si ha Y = log 0 K + b X, che è l equazione di una retta y = mx + q con coefficiente angolare m = b e intercetta q = log 0 K.
6 Carta Semilogaritmica Esempio Sono date le coordinate cartesiane di alcuni punti desunti da osservazioni sperimentali: A = (,7.) B = (2,2.) C = (4,35) D = (8,288) Rappresentando questi punti su una carta semilogaritmica, osserviamo che risultano praticamente allineati. Quindi, questi punti appartengono al grafico di una funzione esponenziale 0 5 0
7 Carta Doppiamente Logaritmica Esempio 00 y = x 2 y = x y = x
8 Esercizio. (a) In un grafico con scala semilogaritmica è rappresentata la retta di equazione Y = log (log 0 5)X. Trovare il legame funzionale tra x e y, dove X = x e Y = log 0 y. (b) Trovare il coefficiente angolare della retta che rappresenta, su tale ( ) x scala, la funzione y =. Dire se tale coefficiente angolare è 2 positivo o negativo.
9 Soluzione Esercizio : (a) Sostituendo le relazioni X = x e Y = log 0 y nell equazione della retta, si ha: log 0 y = log x log 0 5 = log 0 5 x log 0 4 = log 0 5 x da cui y = 5x 4. (b) Prendendo i logaritmi di entrambi i membri si ha: ( ) x log 0 y = log 0 = x log 0, da cui Y = 2 2 quindi m = log 0 2 < 0. ( log 0 2 ) 4 X
10 Esercizio 2. In un grafico con scala doppiamente logaritmica (scala logaritmica sia sull asse delle ascisse che sull asse delle ordinate) (a) è rappresentata la retta di equazione Y = 2X + 3. Trovare il legame funzionale tra x e y, dove X = log 0 x e Y = log 0 y ; (b) scrivere l equazione della retta che rappresenta su tale scala la funzione y = ( 2x) 3.
11 Soluzione Esercizio 2: (a) Sostituiamo le relazioni X = log 0 x e Y = log 0 y nell equazione della retta. Otteniamo log 0 y = 2log 0 x + 3, da cui y = 0 2log 0 x+3 = 0 3 (0 log 0 x ) 2 = 03 x 2, cioè, y =.000 x 2. (b) Prendendo i logaritmi di entrambi i membri si ha: log 0 y = log 0 (2x) 3 2 = 3 2 log 0(2x), quindi la retta è Y = 3 2 X log 02.
12 Esercizio 3. (a) In un grafico in scala semilogaritmica è rappresentata la retta di equazione Y = log X. Trovare il corrispondente legame funzionale tra x e y. (b) Rispondere alla stessa domanda nel caso in cui la stessa retta sia assegnata su carta doppiamente logaritmica.
13 Soluzione Esercizio 3: (a) log 0 y = log x, da cui y = 0 log 02+3x = x. (b) log 0 y = log log 0 x = log 0 (2x 3 ), da cui y = 2x 3.
14 Esercizio 4. (a) Su carta semilogaritmica è assegnata la retta di equazione Y = log (log 0 4)X, dove X = x e Y = log 0 y. Trovare il corrispondente legame funzionale tra x e y. (b) Si risponda alla stessa domanda nel caso che sia assegnata su carta doppiamente logaritmica la retta di equazione Y = log X, dove X = log 0 x e Y = log 0 y. Soluzione: (a) y = 3 4 x (b) y = 5x 3 2
15 Esercizio 5. In un grafico con scala semilogaritmica (scala normale sull asse delle ascisse e scala logaritmica sull asse delle ordinate) (a) è rappresentata la retta di equazione Y = log (log 0 2)X. Trovare il legame funzionale tra x e y, dove X = x e Y = log 0 y ; (b) trovare il coefficiente angolare della retta che rappresenta su tale ( ) 3 x scala la funzione y =. Dire se tale coefficiente angolare è 5 positivo o negativo. Soluzione: (a) y = 2x 5 (b) Il coefficiente angolare è log < 0.
16 Esercizio 6. (a) Scegliendo le coordinate logaritmiche opportune (semilogaritmiche o doppiamente logaritmiche) scrivere la retta corrispondente alla funzione y = 2x 5. (b) In queste coordinate quale curva corrisponde alla retta di equazione Y = 2X + 5? Soluzione: (a) Le coordinate opportune sono quelle doppiamente logaritmiche. La retta è Y = 2 log X. (b) y = 05 x 2
17 Esercizio 7. (a) Scegliendo le coordinate logaritmiche opportune (semilogaritmiche o doppiamente logaritmiche) scrivere la retta corrispondente alla funzione y = 4 0 5x. (b) In queste coordinate quale curva corrisponde alla retta di equazione Y = 3 7X? Soluzione: (a) Le coordinate opportune sono quelle semilogaritmiche. La retta è Y = log 0 4 5X. (b) y = x
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