9. Lezione 9/10/2017. = a 3 a a

Documenti analoghi
1 PRELIMINARI 1.1 NOTAZIONI. denota l insieme vuoto. a A si legge a appartiene a A oppure a è elemento di A.

Matematica di base. Lezioni in Aula D5 ogni Venerdi alle 14:30 BLOG: matematicadibase.wordpress.com

1 Funzioni reali di una variabile reale

Funzioni reali di una variabile reale

ESERCITAZIONE: ESPONENZIALI E LOGARITMI

FUNZIONI. y Y. Def. L insieme Y è detto codominio di f. Es. Siano X = R, Y = R e f : x y = 1 x associo il suo inverso). (ad un numero reale

FUNZIONI. y Y. Def. L insieme Y è detto codominio di f. Es. Siano X = R, Y = R e f : x y = 1 x associo il suo inverso). (ad un numero reale

Potenze reali, esponenziali e logaritmi

ANALISI 1 1 QUARTA LEZIONE

Funzioni. iniettiva se x y = f (x) f (y) o, equivalentemente, f (x) = f (y) = x = y

f : A B NOTAZIONE DELLE FUNZIONI x associa A D y è l immagine di x : y = f (x) (variabile dipendente)

Limiti di successioni

Coordinate Cartesiane nel Piano

1.3. Logaritmi ed esponenziali

Funzione esponenziale Equazioni esponenziali RIPASSO SULLE POTENZE

COMPENDIO ESPONENZIALI LOGARITMI

Equazioni esponenziali e logaritmi

Prof. Emanuele ANDRISANI

UNITÀ DIDATTICA 2 LE FUNZIONI

Matematica con elementi di Informatica

Funzione esponenziale

POTENZA CON ESPONENTE REALE

Matematica con elementi di Informatica

Def. L unico elemento y Y associato ad un elemento x domf si dice immagine. di x attraverso f e si scrive y = f(x) (oppure f : x y = f(x)).

LOGARITMI. log = = con >0, 1; >0 = >0, 1, >0. log =1 >0, 1. notebookitalia.altervista.org

La funzione esponenziale e logaritmica

Funzioni elementari: funzioni potenza

Def. L insieme Y è detto codominio di f. Es. Siano X = R, Y = R e f : x y = 1 x. (ad un numero reale associo. il suo inverso). 2 2/3... e... 0.

10.1 Successioni. Definizione. Notazione

LOGARITMI. Corso di laurea: BIOLOGIA Tutor: Floris Marta; Max Artizzu PRECORSI DI MATEMATICA. L uguaglianza: a x = b

IPSSART Aversa - Prof Nunzio ZARIGNO - Anno scolastico I LOGARITMI. Definizione di logaritmo

RICHIAMI di MATEMATICA ESERCIZI: equazioni e disequazioni esponenziali e logaritmiche

Funzioni esponenziali e logaritmiche Indice

Concentriamo la nostra attenzione sull insieme dei numeri razionali Q. In Q sono definite

Le proprietà che seguono valgono x, y > 0, a > 0 a 1, e b qualsiasi. Da queste si possono anche dedurre le seguenti uguaglianze log a 1 = 0

Funzioni Esponenziale e Logaritmica. Prof. Simone Sbaraglia

Matematica I, Funzione inversa. Funzioni elementari (II).

Analisi Matematica. Alcune funzioni elementari

Derivate di ordine superiore

Appunti di matematica per le Scienze Sociali Parte 1

Funzione Composta. Il campo di esistenza della funzione composta è costituito dai soli valori di x per i quali la composizione funzionale ha senso.

Coordinate Cartesiane nel Piano

Funzioni Reali di Variabile Reale

Funzioni esponenziali e logaritmiche

Esempi di insiemi infiniti. Un numero p 1 si dice primo se è divisibile solo per 1 e per se stesso.

FUNZIONI E INSIEMI DI DEFINIZIONE

Funzioni elementari: potenze e esponenziali 1 / 1

04 - Numeri Complessi

DEFINIZIONE PROVVISORIA DI LOGARITMO ED ESPONENZIALE

Anno 3. Funzioni esponenziali e logaritmi: le 4 operazioni

Laurea in Informatica e Tecnologie per la Produzione del Software Corso di Analisi Matematica Successioni e loro limiti

PreCorso di Matematica - PCM Corso A

Definizione: Dato un sottoinsieme non vuoti di. Si chiama funzione identica o identità di in sé la funzione tale che.

MATEMATICA. a.a. 2014/15. 1a. Funzioni (II parte):

Funzioni reali di variabile reale

FUNZIONI ELEMENTARI Funzione retta

Corso di Analisi Matematica Successioni e loro limiti

Potenze, esponenziali e logaritmi 1 / 34

CENNI SUL CONCETTO DI FUNZIONE

Matematica Lezione 2

FUNZIONI TRA INSIEMI. Indice

Prof. Milizia, Liceo Scientifico di Mesagne (BR) 1

Istituzioni di Matematiche seconda parte

2.1 Numeri naturali, interi relativi, razionali

Le Funzioni. Modulo Esponenziali Logaritmiche. Prof.ssa Maddalena Dominijanni

1 Linguaggio degli insiemi

Matematica. Funzioni. Autore: prof. Pappalardo Vincenzo docente di Matematica e Fisica

Potenze: alcune semplici equazioni

LAUREA IN SCIENZE NATURALI MATEMATICA CON ELEMENTI DI STATISTICA

Algebra dei limiti. quando l espressione a secondo membro è definita (non si hanno forme indeterminate), si ha. lim. f (x)

Numeri reali. Funzioni reali di variabile reale

LOGARITMI ED ESPONENZIALI

Funzioni e grafici. prof. Andres Manzini

Esercitazione 2 - Soluzioni

PARTE SECONDA I LIMITI

ESPONENZIALI E LOGARITMI. chiameremo logaritmica (e si legge il logaritmo in base a di c è uguale a b ).

Similitudine (ortogonale) e congruenza (ortogonale) di matrici.

Argomento 2 IIparte Funzioni elementari e disequazioni

0 + = + 3 x lim 1 + (log 2 x)100 = 0

La funzione logaritmo

Potenze, radici, esponenziali e logaritmi

2.3. Esercizio. Disegnare il grafico delle seguenti funzioni f(x) = x x, g(x) = max(0, cos(x)), h(x) = min(0, sin(x))

Funzioni continue. quando. se è continua x I.

n! n n. n=1 an = L [0, + ] Se L = 1 il criterio non dà una risposta e la serie potrebbe sia convergere che divergere. 2 n2. n 1

2. I numeri reali e le funzioni di variabile reale

Esempi di funzione...

EQUAZIONI DISEQUAZIONI

FUNZIONE LOGARITMO. =log,, >0, 1 : 0,+ log

Matematica Capitolo 1. Funzioni. Ivan Zivko

Matematica per le scienze sociali Successioni e funzioni. Francesco Lagona

1. conoscere la terminologia e le proprietà dei logaritmi e saperne utilizzare le regole di calcolo

Esercizi di Matematica. Studio di Funzioni

ANALISI MATEMATICA I-A. Prova scritta del 1/9/2009 TUTTE LE RISPOSTE DEVONO ESSERE MOTIVATE

Argomenti della Lezione

LICEO delle SCIENZE UMANE B. PASCAL

IST. DI MATEMATICA I [A-E] 14. Lezione. lunedì 14 novembre Il problema della velocità.

I. Gentilec. 5.1 la funzione potenza

12/10/05 (2 ore): Esercizi vari sull ellisse, iperbole, parabola. Disequazioni in due variabili. Equazione dell iperbole equilatera. Esempi.

Appunti di Matematica 5 - Funzioni - Funzioni. f : A B, con A e B insiemi non vuoti, è una legge x A uno e un solo elemento y B

Transcript:

9. Lezione 9/10/017 9.1. Funzioni esponenziali. Scelta una base positiva a possiamo considerare le potenze a n per ogni n N. Valgono le proprietà: a 0 = 1 1 n 1 a = 1 a 1/ = a a a 4/3 = a 3 a a 0.5 = 1 a che consentono di considerare potenze a r per ogni razionale r. L ipotesi che la base a debba essere positiva è evidente pensando semplicemente a a 1/ = a. La possibilità di approssimare ogni numero reale x con razionali suggerisce di definire a x per x reale tramite i valori a r relativi ai razionali r che approssimano x. In altri termini, ad esempio, a è, per definizione, il numero al quale si avvicinano sempre più le potenze ad esponenti razionali 1 a 1.4, a 1.41, a 1.414,... DEFINIZIONE 9.1. Scelto a > 0 la funzione x R : si chiama funzione esponenziale di base a. x a x 9.. Proprietà della funzione esponenziale. Conviene, per semplicità, elencare le proprietà della a x pensando che x sia un intero. La relazione fondamentale è la seguente a n+m = a n.a m Tutte le altre, di seguito elencate, sono una conseguenza di tale relazione fondamentale: x R : a x > 0 se a = 1 allora x R : a x 1, x 1,x R : a x 1+x = a x 1 a x, 1 < a implica che a x : è crescente: x 1 < x a x 1 < a x 1... che tali potenze si avvicinino veramente a un certo numero reale e non si spargano in modo disordinato è tutto da dimostrare!

FIGURA 1. x, ( 1 3) x positivo grande se x è positivo grande, positivo vicino a zero se x è negativo grande, 0 < a < 1 implica che a x è decrescente: x 1 < x a x 1 > a x positivo grande se x è negativo grande, positivo vicino a zero se x è positivo grande, Le proprietà elencate si possono riassumere nella proposizione seguente PROPOSIZIONE 9.. Per ogni a 1 si definisce la funzione esponenziale a x che ha dominio R, è monotona, ha immagine l insieme dei numeri reali maggiori di zero. ESEMPIO 9.3. Sia a =, base maggiore di 1, a 7 = 1 7 = 1 18, a7 = 18, a 100 = 1676506008940149670305376 Sia invece a = 0.1, base minore di 1, a 7 = 10 7 = 10000000, a 7 1 = 10000000,... OSSERVAZIONE 9.4. La radice quadrata di è il più noto numero irrazionale: con la notazione degli esponenti frazionari si indica = 1/ che fa pensare, ragionevolmente, che siano proprio gli esponenti non interi la principale causa di irrazionalità. Una questione interessante può essere la seguente: se a e b sono tutti e due irrazionali sarà irrazionale anche la potenza a b?

9. LEZIONE 9/10/017 3 NO: la terribile potenza a b può, in qualche caso, essere razionale. Infatti prendiamo a =, b = e ragioniamo sulla potenza c =. Non abbiamo la minima idea di quanto sia c ma possiamo ragionare sui due casi possibili: (1) c sia razionale, e allora avremmo trovato l esempio di una potenza di base ed esponenti irrazionali che risulta razionale, () c non sia razionale, considerata allora ( ) c = = = = abbiamo l esempio di una potenza con base e esponente irrazionali che vale addirittura un numero naturale. 9.3. La funzione e x. La funzione esponenziale di base la costante e di Nepero gode di una particolare celebrità: FIGURA. e x, e x/, e x/3 nella maggioranza dei casi la locuzione funzione esponenziale si riferisce appunto alla e x, sulle calcolatrici tascabili il tasto EXP si riferisce alla e x,

4 i valori della e x, nonostante la terribile base e si calcolano con relativa facilità tenuto presente che (come riconosceremo più avanti) e x = 1 + x + 1! x + 1 3! x3 +... FIGURA 3. e x, e 3x La funzione composta e x, come pure tutte quelle ad essa associate Ae λ x hanno un ruolo molto importante nella distribuzione dei possibili errori casuali delle attività sperimentale. I loro grafici a forma di campana vengono detti appunto campane di Gauss. Consideriamo, data b, l equazione 10. I logaritmi (1) 10 x = b nell incognita x. In altri termini cerchiamo il valore x in corrispondenza del quale la funzione esponenziale 10 x produce il valore b. La Figura 4 è riferita a un piano cartesiano non monometrico: l unità di misura sull asse y è un decimo di quella sull asse x. Il motivo è rendere meno rapida, e quindi più leggibile, la crescita dell esponenziale 10 x.

10. I LOGARITMI 5 FIGURA 4. 10 x, log 10 (b) ESEMPIO 10.1. 10 x = 100 x =, 10 x = 0.1 x = 1 10 x = 1000 x = 3 10 x = 10 x = 1 Tenuto presente che l esponenziale 10 x produce sempre valori positivi è chiaro che l equazione proposta non ha soluzione se b 0 x R : 10 x = 5 È altrettanto chiaro che, tenuto conto che la funzione esponenziale 10 x produce valori sia vicini a zero che positivi molto grandi, per ogni b > 0 ci sarà un valore x che soddisfi l equazione. 10 x = 1000000000000 x = 1, 10 x = 0.000000000001 x = 1 È anche chiaro che non ce ne possono essere due x 1 < x perchè 10 x è crescente e quindi x 1 < x 10 x 1 < 10 x e quindi se uno dei due valori 10 x 1 e 10 x vale b non può valere b anche l altro. DEFINIZIONE 10.. La soluzione dell equazione 10 x = b prende il nome di log 10 (b) che si legge logaritmo in base 10 di b o più brevemente anche logaritmo di b. ESEMPIO 10.3. Consideriamo l equazione 10 x = b: 10 x = 1 log 10 (1) = 0 10 x = 10 log 10 (10) = 1 10 x = 100 log 10 (100) = 10 x = 0.1 log 10 (0.1) = 1 10 x = 0.001 log 10 (0.1) = 3

6 FIGURA 5. log 10 (b), sistema non monometrico. I valori log 10 (b) crescono al crescere di b, ma crescono assai lentamente: come visto precedentemente per arrivare a 3 bisogna che b sia 1000, per arrivare a 4 bisogna che b sia 10000,... per arrivare a 10 bisogna che b arrivi a un miliardo! ESEMPIO 10.4. Ogni numero positivo a può essere rappresentato come potenza di 10, ovviamente con esponente non sempre intero...! Si noti come 3 = 10 x x = log(3) 0,4771 3 10 0,4771 0,4771 0.5 10 0,4771 10 0,5 = 10 3 10 3,167 Si tenga presente che, quasi sempre, la notazione log 10 viene semplificata scrivendo semplicemente log, tralasciando cioè la specifica 10. 10.1. Le funziioni inverse. Assegnata una funzione f : x f (x) di dominio D si può considerare l equazione () f (x) = b nella quale, assegnato b, si cerca x D tale che f (x) = b. L equazione () è una generalizzazione della (1). detta I l immagine di f l equazione () ha soluzione se e solo se b I, se f è monotona è di conseguenza iniettiva, ovvero l equazione () ha per ogni b I una sola soluzione x D. In altri termini se f è monotona da D a I allora risolvere l equazione () determina una funzione da I a D che prende il nome di funzione inversa di f e si denomina in genere con f 1. Detta f la funzione esponenziale 10 x la funzione log 10 (b) ne rappresenta l inversa.

10. I LOGARITMI 7 ESERCIZIO 10.5. Sia f (x) = 3x +5, funzione di dominio R e immagine ancora R: La funzione inversa è pertanto f (x) = b 3x + 5 = b x = 1 (b 5) 3 f 1 : b 1 (b 5) 3 Si noti, in particolare che f : 7 6 f 1 : 6 7 10 x : 100 log 10 (x) : 100 ESERCIZIO 10.6. Non si può parlare della funzione inversa della q(x) = x perchè essa non è monotona. L equazione x = 4 ha due soluzioni: e. Se ci fosse la funzione inversa di q quale sarebbe il suo valore q 1 (4)? DEFINIZIONE 10.7. La funzione inversa della funzione f di dominio D e immagine I è, per definizione, la funzione f 1 di dominio I di immagine D che fa corrispondere ad ogni b I la soluzione x D dell equazione f (x) = b. 10.. Proprietà dei logaritmi. Le proprietà dei logaritmi discendono dall unica relazione k > 0 : 10 log 10 (k) = k a > 0, r Q : log(a r ) = r log(a) a > 0, x R : log(a x ) = x log(a) a > 0, b > 0 : log(a b) = log(a) + log(b) a > 0, b > 0 : log( a b ) = log(a) log(b) ESEMPIO 10.8. Determinare la soluzione x dell equazione Trascriviamo l equazione nella forma Posto x + 3 x x = 3 x 4 x + 6 x = 9 x t = ( ) x ( ) x + = 1 3 3 ( ) x 3

8 l equazione si riduce a Poichè ( 3) x è positivo si ha t +t 1 = 0 t = ( ) x = 1 + 5 3 1 5 1 + 5 ( 1 + ) 5 log x = log ( ) 1.18681 3 10.3. Logaritmi in basi diverse. Abbiamo incontrato i logaritmi in base log 10 (b) cercando la soluzione dell equazione 10 x = b: a fianco di tale equazione se ne possono considserare tante altre analoghe: ad esempio (3) 3 x = b, x = b, 0.1 x = b,... Quella che non si può considerare è 1 x = b: se b 1 ovviamente non avrebbe soluzioni, mentre se b = 1 tutti i reali x sarebbero soluzione! DEFINIZIONE 10.9. Fissato a > 0 e a 1 si dice logaritmo in base a di b la soluzione dell equazione a x = b ad essa si da il nome di log a (b). La sorpresa è che chi conosce i logaritmi in base 10 conosce, forse senza saperlo, anche quelli in base 3. Consideriamo infatti l equazione 3 x = 5: la soluzione è, per definizione x = log 3 (5): trascriviamo i due numeri 3 e 5 come potenze di 10 { 3 = 10 log 10 (3) 5 = 10 log 10 (5) 3 x = 5 10 x log 10 (3) = 10 log 10 (5) Da cui Si ha pertanto x log 10 (3) = log 10 (5) x = log 10 (5) log 10 (3) log 3 (5) = log 10 (5) log 10 (3) Naturalmente quanto fatto a partire dalla base 3 si fa, analogamente, per ogni altra base a, riconoscendo quindi che log a (b) = log 10 (b) log 10 (a) Tra le infinite basi possibili una è particolarmente importante nel Calcolo: la costante e di Nepero che abbiamo incontrato a pagina??. Addirittura i logaritmi riferiti alla base e hanno l ambizioso nome di logaritmi naturali

10. I LOGARITMI 9 e si denotano spesso con la notazione ln(b). La tabellina seguente confronta i logaritmi in base 10 e quelli in base e per alcuni valori di b: si osservi che i logaritmi naturali valgono poco più del doppio di quelli decimali. b Log 10 (b) ln(b) 1 0 0. 10 1.3059 100 4.60517 1000 3 6.90776 10000 4 9.1034 100000 5 11.519 1000000 6 13.8155