Данная статья содержит сводку разнообразных алгебраических и аналитических тождеств, связанных с логарифмами. Эти тождества особенно полезны при решении алгебраических и дифференциальных уравнений, содержащих логарифмы.

Далее все переменные подразумеваются вещественными, основания логарифма и логарифмируемые выражения положительны, причём основание логарифма не равно 1. Обобщение на комплексные числа см. в статье Комплексный логарифм.

Алгебраические тождества Из определения логарифма следует основное логарифмическое тождествоАлгебра и начала анализа. Учебник для 10—11 классов. 12-е издание, М.: Просвещение, 2002. Стр. 233.:

Ещё несколько равенств, очевидных из определения логарифма:

Логарифм произведения, частного от деления, степени и корня Сводка тождеств: Формула ПримерДоказательство Произведение Частное от деления Степень Степень в основании Корень Корень в основании Существует очевидное обобщение приведённых формул на случай, когда допускаются отрицательные значения переменных, например:

Формулы для логарифма произведения без труда обобщаются на произвольное количество сомножителей:

Логарифм суммы и разности Хотя логарифм суммы (или разности) не выражается через логарифмы слагаемых, приведенные ниже формулы могут оказаться полезными.

здесь

Обобщение:

Замена основания логарифма Логарифм по основанию можно преобразовать в логарифм по другому основанию :

Следствие (при ) — перестановка основания и логарифмируемого выражения:

Другие тождества Если выражения для основания логарифма и для логарифмируемого выражения содержат возведение в степень, для упрощения можно применить следующее тождество:

Это тождество сразу получается, если в логарифме слева заменить основание на по вышеприведённой формуле замены основания. Следствия:

Ещё одно полезное тождество:

Для его доказательства заметим, что логарифмы левой и правой частей по основанию совпадают (равны ), а тогда левая и правая части тождественно равны. Прологарифмировав предыдущее тождество по произвольному основанию получаем ещё одно тождество «обмена основаниями»:

Это тождество легко распространить на любое число сомножителей, например:

Другими словами, в произведении такого вида можно делать произвольную перестановку оснований логарифмов.

Это тождество также просто доказать, прологарифмировав обе части по основанию

Для доказательства этого тождества надо дважды применить приведенное выше правило перестановки:

Аналитические тождества

Предельные соотношения Приведём несколько полезных пределов, связанных с логарифмами:

Производная и интеграл Производная для логарифмической функции вычисляется по формуле:

Определение логарифма через определённый интеграл:

Первообразная для логарифма:

Чтобы привести формулы для интегралов высоких порядков, обозначим е по порядку гармоническое число:

Далее обозначим:

() Мы получаем последовательность функций:

Тогда имеют место тождества: () ()

Примечания

Литература

Переиздание: АСТ, 2003, ISBN 5-17-009554-6.

Ссылки

Категория:Логарифмы Категория:Тождества