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Exponentielles Wachstum und Logarithmus

Allgemein

Der Logarithmus \(\log_{b}(x)\) ist die Umkehrfunktion zu \(b^x\). D. h.:

\[x=\log_{b}(b^x)=b^{\log_{b}(x)}\]

Für \(\log_{b}(x)\) gilt \(\mathbb{W}=\mathbb{R}^{+}\), \(\mathbb{D}=\mathbb{R}\) und für die Basis \(b\) sind nur Werte aus \(]0;\infty[\setminus\{1\}\) erlaubt, weil nur diese zu stetigen Funktionen führen.

Folgende Abkürzungen werden oft verwendet:

\[\begin{align} \log_{10}(x)=\lg(x)\\[11pt] \log_{e}(x)=\ln(x) \end{align}\]

Logarithmusgesetze

\[\begin{align} &\textrm{I.}\:\log_{b}(m\cdot n)=\log_{b}(m)+\log_{b}(n)\\[11pt] &\textrm{II.}\:\log_{b}\left(\frac{m}{n}\right)=\log_{b}(m)-\log_{b}(n)\\[11pt] &\textrm{III.}\:\log_{b}(m^n)=n\cdot\log_{b}(m)\\[11pt] &\textrm{IV.}\:\log_{b}(c)=\frac{\log_{a}(c)}{\log_{a}(b)}\\[11pt] \end{align}\]

Prozentrechnen

Es sei \(A(0)\) der Anfangsbetrag/bestand, \(p\) der prozentuale Wachstum pro Zeiteinheit und \(b=1+p\) der Wachstumsfaktor. Für den Betrag \(A(t)\) nach \(t\) Zeit gilt:

\[A(t)=A(0)\cdot(p+1)^t=A(0)\cdot b^t\]

In den Naturwissenschaften (z. B. für Halbwertszeit) schreibt man es als \(e^x\)-Funktion mit \(k=\ln(b)\):

\[N(t)=N(0)\cdot e^{\ln(b)t} = N(0)\cdot e^{kt}\]

Last update: June 4, 2021