Definición

Un logaritmo de un número \(x\) es por definición es el exponente al cual hay que elevar un número \(a\) denominado base para obtener dicho número \(x\), es decir, \(\log_{b}{x}={a}\leftrightarrow{b}^{a}={x}\); en donde \(b\in\left(0;1\right)\cup\left(1;\infty\right)\), \(x\in\left(0;\infty\right)\) e \(a\in\left(-\infty;+\infty\right)\)

\[\log_{b}{x}={a}\leftrightarrow{b}^{a}={x}\]

Nota

Los logaritmos, independientemente de la base elegida, cumplen una serie de propiedades comunes que los caracterizan:

  1. El logaritmo de su base es siempre \(1\); \(\log_{b}{b}=1\) ya que \({b}^{1}=b\).

  2. El logaritmo de \(1\) es cero \(0\) (independientemente de la base); \(\log_{b}{1}=0\) ya que \({b}^{0}=1\).

  3. El logaritmo de un número negativo no esta definido en los números reales, es decir, los números negativos no tienen logaritmo en \(\mathbf{R}\).

Ejemplo

Sean \(b=2\), \(x=8\) cuál será el logaritmo en base \(b\) de \(x\) o el número \(a\) al que se debe elevar \(b\) para obtener \(x\)

\[\log_{2}{8}={3}\leftrightarrow{2}^{3}={8}\]

log(x=8, base=2)
## [1] 3
2*2*2
## [1] 8
2**3
## [1] 8
2^3
## [1] 8

Ejemplo

Sean \(b=2\), \(x=64\) cuál será el logaritmo en base \(b\) de \(x\) o el número \(a\) al que se debe elevar \(b\) para obtener \(x\)

\[\log_{2}{64}={6}\leftrightarrow{2}^{6}={64}\]

log(x=64, base=2)
## [1] 6
2*2*2*2*2*2
## [1] 64
2**6
## [1] 64
2^6
## [1] 64

Ejemplo

Sean \(b=3\), \(x=27\) cuál será el logaritmo en base \(b\) de \(x\) o el número \(a\) al que se debe elevar \(b\) para obtener \(x\)

\[\log_{3}{27}={3}\leftrightarrow{3}^{3}={27}\]

log(x=27, base=3)
## [1] 3
3*3*3
## [1] 27
3**3
## [1] 27
3^3
## [1] 27

Ejemplo

Sean \(b=3\), \(x=81\) cuál será el logaritmo en base \(b\) de \(x\) o el número \(a\) al que se debe elevar \(b\) para obtener \(x\)

\[\log_{3}{243}={5}\leftrightarrow{3}^{5}={243}\]

log(x=243, base=3)
## [1] 5
3*3*3*3*3
## [1] 243
3**5
## [1] 243
3^5
## [1] 243

Ejemplo

Sean \(b=5\), \(x=125\) cuál será el logaritmo en base \(b\) de \(x\) o el número \(a\) al que se debe elevar \(b\) para obtener \(x\)

\[\log_{5}{125}={3}\leftrightarrow{5}^{3}={125}\]

log(x=125, base=5)
## [1] 3
5*5*5
## [1] 125
5**3
## [1] 125
5^3
## [1] 125
log(c(5,25,125),base=5)
## [1] 1 2 3

Ejemplo

Sean \(b=5\), \(x=625\) cuál será el logaritmo en base \(b\) de \(x\) o el número \(a\) al que se debe elevar \(b\) para obtener \(x\)

\[\log_{5}{625}={4}\leftrightarrow{5}^{4}={625}\]

log(x=625, base=5)
## [1] 4
5*5*5*5
## [1] 625
5**4
## [1] 625
5^4
## [1] 625

Propiedades

Dentro de los logaritmos se cumplen algunas propiedades útiles a la hora de realizar logaritmos o entender como funcionan en sí mismos. Se destacaran solo algunas:

Propiedad

\[\log_{b}{\left(x \cdot y\right)} = \log_{b}{x}+\log_{b}{y};\ con\ x,y\in\textbf{R}^{+}\ y\ b\in\textbf{R}^{+}\setminus\left\{1\right\}\]

Ejemplo

\[\log_{2}{\left(8 \cdot 64\right)} = \log_{2}{8}+\log_{2}{64}=3+6=9\]

log(x=8*64, base=2)
## [1] 9
2**9==(8*64)
## [1] TRUE
log(x=512, base=2)
## [1] 9
log(x=8,base=2) + log(x=64,base=2)
## [1] 9

Ejemplo

\[\log_{3}{\left(27 \cdot 243\right)} = \log_{3}{27}+\log_{3}{243}=3+5=8\]

log(x=27*243, base=3)
## [1] 8
3**8==(27*243)
## [1] TRUE
log(x=6561,base=3)
## [1] 8
log(x=27,base=3) + log(x=243,base=3)
## [1] 8

Ejemplo

\[\log_{5}{\left(125 \cdot 625\right)} = \log_{5}{125}+\log_{5}{625}=3+4=7\]

log(x=125*625, base=5)
## [1] 7
5**7==(125*625)
## [1] TRUE
log(x=78125, base=5)
## [1] 7
log(x=125,base=5) + log(x=625,base=5)
## [1] 7

Propiedad

\[\log_{b}{\left(\frac{x}{y}\right)} = \log_{b}{x}-\log_{b}{y};\ con\ x,y\in\textbf{R}^{+}\ y\ b\in\textbf{R}^{+}\setminus\left\{1\right\}\]

Ejemplo

\[\log_{2}{\left(\frac{64}{8}\right)} = \log_{2}{64}-\log_{2}{8}=6-3=3\]

log(x=64/8, base=2)
## [1] 3
2**3==(64/8)
## [1] TRUE
log(x=8, base=2)
## [1] 3
log(x=64,base=2) - log(x=8,base=2)
## [1] 3

Ejemplo

\[\log_{3}{\left(\frac{243}{27}\right)} = \log_{3}{243}-\log_{3}{27}=5-3=2\]

log(x=243/27, base=3)
## [1] 2
3**2==(243/27)
## [1] TRUE
log(x=9, base=3)
## [1] 2
log(x=243,base=3) - log(x=27,base=3)
## [1] 2

Ejemplo

\[\log_{5}{\left(\frac{625}{125}\right)} = \log_{5}{625}-\log_{5}{125}=4-3=1\]

log(x=625/125, base=5)
## [1] 1
5**1==(625/125)
## [1] TRUE
log(x=5, base=5)
## [1] 1
log(x=625,base=5) - log(x=125,base=5)
## [1] 1

Propiedad

\[\log_{b}{\left({x}^{z}\right)} = z\log_{b}{x};\ con\ x\in\textbf{R}^{+},\ z\in\textbf{R}\ y\ b\in\textbf{R}^{+}\setminus\left\{1\right\}\]

Ejemplo

\[\log_{2}{\left({64}^{8}\right)} = 8\log_{2}{64}=8\cdot6=48\]

log(x=64**8, base=2)
## [1] 48
2**48==(64**8)
## [1] TRUE
log(x=281475000000000, base=2)
## [1] 48
8*log(x=64,base=2)
## [1] 48

Ejemplo

\[\log_{3}{\left({243}^{27}\right)} = 27\log_{3}{243}=27\cdot5=135\]

log(x=243**27, base=3)
## [1] 135
3**135==(243**27)
## [1] TRUE
log(x=2.578513e+64,base=3)
## [1] 135
27*log(x=243,base=3)
## [1] 135

Ejemplo

\[\log_{5}{\left({625}^{25}\right)} = 25\log_{5}{625}=25\cdot4=100\]

log(x=625**25, base=5)
## [1] 100
5**100==(625**25)
## [1] TRUE
log(x=7.888609e+69, base=5)
## [1] 100
25*log(x=625,base=5)
## [1] 100

Propiedad

library(kader)

\[\log_{b}{\sqrt[z]{x}} = \log_{b}{\left({x}^{\frac{1}{z}}\right)} = \frac{1}{z}\log_{b}{x};\ con\ x\in\textbf{R}^{+},\ z\in\textbf{R}\setminus\left\{0\right\}\ y\ b\in\textbf{R}^{+}\setminus\left\{1\right\}\]

Ejemplo

\[\log_{2}{\left(\sqrt[3]{64}\right)} = \log_{2}{\left({64}^{\frac{1}{3}}\right)} = \frac{1}{3}\log_{2}{64}=\frac{1}{3}\cdot{6}=\frac{6}{3}=2\]

log(x=64**(1/3), base=2)
## [1] 2
all.equal(2**2,64**(1/3))
## [1] TRUE
all.equal(2^2,kader:::cuberoot(64))
## [1] TRUE
log(x=64^(1/3),base=2)
## [1] 2
(1/3)*log(x=64,base=2)
## [1] 2

Ejemplo

\[\log_{3}{\sqrt[ 5]{243}} = \log_{3}{\left({243}^{\frac{1}{5}}\right)} = \frac{1}{5}\log_{3}{243}=\frac{1}{5}\cdot{5}=\frac{5}{5}=1\]

log(x=243**(1/5), base=3)
## [1] 1
all.equal(3**1, 243**(1/5))
## [1] TRUE
log(x=3, base=3)
## [1] 1
(1/5)*log(x=243, base=3)
## [1] 1

Ejemplo

\[\log_{5}{\sqrt[3]{15625}} = \log_{5}{\left({15.625}^{\frac{1}{3}}\right)} = \frac{1}{3}\log_{5}{15.625}=\frac{1}{3}\cdot6=\frac{6}{3}=2\]

log(x=15625**(1/3), base=5)
## [1] 2
all.equal(5**2, (15625**(1/3)))
## [1] TRUE
all.equal(5^2, kader:::cuberoot(15625))
## [1] TRUE
log(x=25, base=5)
## [1] 2
(1/3)*log(x=15625, base=5)
## [1] 2

Propiedad

\[\frac{\log_{c}{\left({x}\right)}}{\log_{c}{\left({b}\right)}} = \log_{b}{\left({x}\right)};\ con\ x\in\textbf{R}^{+},\ z\in\textbf{R}\ y\ b,c\in\textbf{R}^{+}\setminus\left\{1\right\}\]

Ejemplo

\[\frac{\log_{2}{\left({64}\right)}}{\log_{2}{\left({8}\right)}} = \log_{8}{\left({64}\right)} = 2\]

log(x=64,base=2)/log(x=8,base=2)
## [1] 2
all.equal(log(x=64,base=2)/log(x=8,base=2), log(x=64,base=8))
## [1] TRUE
log(x=64,base=8)
## [1] 2

Ejemplo

\[\frac{\log_{3}{\left({729}\right)}}{\log_{3}{\left({9}\right)}} = \frac{6}{2} = \log_{9}{\left({729}\right)} = 3\]

log(x=729,base=3)/log(x=9,base=3)
## [1] 3
all.equal(log(x=729,base=3)/log(x=9,base=3), log(x=729,base=9))
## [1] TRUE
log(x=729, base=9)
## [1] 3

Ejemplo

\[\frac{\log_{5}{\left({625}\right)}}{\log_{5}{\left({25}\right)}} = \frac{4}{2} = \log_{25}{\left({625}\right)} = 2\]

log(x=625,base=5)/log(x=25,base=5)
## [1] 2
log(x=625,base=25)
## [1] 2

Propiedad

library(MASS)

\[\frac{1}{\log_{x}{\left({b}\right)}} = \log_{b}{\left({x}\right)};\ con\ x\in\textbf{R}^{+},\ z\in\textbf{R}\ y\ b\in\textbf{R}^{+}\setminus\left\{1\right\}\]

Ejemplo

\[\frac{1}{\log_{2}{\left({8}\right)}} = \frac{1}{3} = \log_{8}{\left({2}\right)} \leftrightarrow \sqrt[3]{8} = 2\]

fractions(1/log(x=8,base=2))
## [1] 1/3
fractions(log(x=2,base=8))
## [1] 1/3
all.equal(1/log(x=8,base=2),log(x=2,base=8))
## [1] TRUE

Ejemplo

\[\frac{1}{\log_{9}{\left({81}\right)}} = \frac{1}{2} = \log_{81}{\left({9}\right)} \leftrightarrow \sqrt[2]{81} = 2\]

fractions(1/log(x=81,base=9))
## [1] 1/2
fractions(log(x=9,base=81))
## [1] 1/2
all.equal(1/log(x=81,base=9),log(x=9,base=81))
## [1] TRUE

Ejemplo

\[\frac{1}{\log_{25}{\left({15625}\right)}} = \frac{1}{3} = \log_{15625}{\left({25}\right)} \leftrightarrow \sqrt[3]{15625} = 25\]

fractions(1/log(x=15625,base=25))
## [1] 1/3
fractions(log(x=25,base=15625))
## [1] 1/3
all.equal(1/log(x=15625,base=25),log(x=25,base=15625))
## [1] TRUE