Les vencimos

Matemáticas Generales · 1º Bachillerato

Lección 23 · D · Algebraico

Exponenciales y logarítmicas

1º Bach Matemáticas Generales · CyL Decreto 40/2022 · D.2 Exponenciales y logarítmicas

Objetivos

Crecer multiplicando, y la pregunta inversa

La función exponencial y = 2^x multiplica por 2 cada vez que x aumenta una unidad. Pasa por (0, 1), porque 2⁰ = 1, y por (3, 8), el punto marcado. No es una recta: de x = 2 a x = 3 la altura pasa de 4 a 8, un salto mayor que el anterior.

2³ = 8 · log₂(8) = 3 porque 2³ = 8 · log₂(2^x) = x · 2 elevado a log₂(8) vuelve a 8 · log₂(4·2) = log₂(4) + log₂(2)

El logaritmo en base 2 pregunta por el exponente. log₂(8) no es 8/2. Es 3, y por eso en la curva verde el punto que corresponde al resultado 8 tiene altura 3. Las dos gráficas cuentan la misma frase en orden contrario: «2 elevado a 3 es 8» y «el exponente que lleva de 2 a 8 es 3».

La propiedad útil no es decorativa. log₂(4·2) = log₂(8) = 3, y también log₂(4) + log₂(2) = 2 + 1 = 3. El logaritmo convierte el producto en suma. No convierte la suma en producto: log₂(4+2) = log₂(6) no es 2+1.

x2^xlectura logarítmica
01log₂(1) = 0
24log₂(4) = 2
38log₂(8) = 3, el punto de las dos curvas
416log₂(16) = 4

Gráfico del ejemplo

La figura no es decoración: los trazos corresponden a los números del ejemplo 1.

Exponencial 2^x con el punto (3, 8) y logaritmo en base 2 de 8, que vale 3 (3, 8) log2(8) = 3 y = 2^x y = log2(x)

Ejemplo resuelto 1 — El punto (3, 8)

Comprueba que 2³ = 8 y sitúa el punto en la exponencial.

  1. 2³ = 2·2·2 = 8. No es 2·3 = 6.Glosa: el exponente cuenta factores, no se multiplica por la base una sola vez.
  2. El punto es (3, 8): abscisa el exponente, ordenada el resultado. Es el círculo de la curva ámbar.Glosa: en y = 2^x la altura crece cada vez más deprisa; de 4 a 8 es el último tramo entero del dibujo.
  3. Un paso antes: 2² = 4. Un paso después: 2⁴ = 16, que ya se sale por arriba del recuadro con esta escala, pero la regla es la misma.Glosa: cada unidad de x duplica la altura anterior.
  4. Comprobación inversa: si la altura es 8, el exponente es 3. Esa frase es el logaritmo.Glosa: no cambies de curva todavía; primero cierra la potencia.

Ejemplo resuelto 2 — El mismo 8 en la otra curva

Calcula log₂(8) y explica por qué el punto no es (3, 8) en la curva verde.

  1. log₂(8) es el exponente que da 8 con base 2. Como 2³ = 8, el logaritmo vale 3.Glosa: se lee «a qué hay que elevar 2», no «2 entre 8».
  2. En la curva verde la abscisa es el resultado (8) y la ordenada es el exponente (3).Glosa: por eso el círculo verde no está en las mismas coordenadas que el ámbar.
  3. Deshacer: 2 elevado a log₂(8) es 8, y log₂(2³) es 3.Glosa: son inversas. Cada una deshace el viaje de la otra.
  4. log₂(16) = 4 y log₂(4) = 2. La tabla de la lección se lee en las dos direcciones.Glosa: si tu logaritmo no cumple la potencia, está mal.

Ejemplo resuelto 3 — Producto que se vuelve suma

Comprueba log₂(4·2) de las dos maneras.

  1. Dentro: 4·2 = 8 y log₂(8) = 3.Glosa: primero el producto, luego el logaritmo. Es la vía directa.
  2. Por la propiedad: log₂(4) + log₂(2) = 2 + 1 = 3.Glosa: el producto de dentro pasa a suma de logaritmos. Los factores 4 y 2 son potencias de la misma base.
  3. Las dos vías dan 3. La propiedad no ha cambiado el número; lo ha escrito de otra forma.Glosa: sirve cuando los factores son más cómodos que el producto, por ejemplo potencias de 10 en otra base.
  4. Contraste: log₂(4+2) = log₂(6), que no es 3. La propiedad no se aplica a las sumas.Glosa: el error clásico es repartir el logaritmo sobre una suma. Aquí se ve con números pequeños.

Ejercicios

Escribe el razonamiento completo en el editor, no solo la cifra. Si el enunciado pide figura, dibújala en el lienzo de esta misma página.

1. De 8 a 32

¿Cuánto es 2⁵ y log₂(32)?

Por qué (abre cuando hayas escrito)

2⁵ = 2³·2² = 8·4 = 32. El logaritmo en base 2 de 32 es el exponente 5. El paso es no multiplicar 2·5. Puedes encadenar desde el punto del gráfico: 8·2 = 16 y 16·2 = 32, dos duplicaciones más allá de x = 3. Comprueba al revés: 2⁵ = 32. En la curva exponencial el punto sería (5, 32), más alto que el recuadro; en la logarítmica, (32, 5).

2. Ecuación

Resuelve 2^x = 16 y escribe la solución como logaritmo.

Por qué (abre cuando hayas escrito)

16 = 2⁴, así que x = 4. También x = log₂(16). Las dos escrituras son la misma solución. El paso es igualar exponentes cuando las bases ya coinciden, o nombrar el logaritmo si todavía no has reconocido la potencia. Comprueba sustituyendo: 2⁴ = 16, que está en la tabla. No sirve x = 16/2 = 8, porque 2⁸ es 256, no 16.

3. Propiedad a ciegas

¿Es verdad que log₂(6) = log₂(2) + log₂(4)? ¿Y log₂(8) = log₂(3) + log₂(5)?

Por qué (abre cuando hayas escrito)

La primera es falsa: 2+4 = 6, pero la propiedad exige un producto, no una suma. log₂(2)+log₂(4) = 1+2 = 3 = log₂(8), no log₂(6). La segunda también es falsa: 3·5 = 15, no 8, así que log₂(3)+log₂(5) = log₂(15), distinto de log₂(8) = 3. El paso es mirar si lo de dentro es un producto de los argumentos que vas a sumar. En el ejemplo bueno, 4·2 sí era 8. Aquí ni la suma 2+4 ni el producto 3·5 reconstruyen el argumento que alguien ha puesto.

Dibuja en el lienzo

Reproduce a mano el gráfico del ejemplo: ejes o nodos, los datos numéricos y una frase con la conclusión. El botón borra el lienzo sin salir de la lección.

Comprueba

Tres preguntas. Responde mentalmente antes de abrir el porqué.

¿Qué punto de la exponencial corresponde a 2³?

(3, 8). Por qué: el exponente 3 va en el eje horizontal y el resultado 8 en el vertical. 2·2·2 = 8, no 6. El círculo ámbar es ese punto, y un paso antes la altura es 4, no una recta.

¿Por qué log₂(8) = 3 y no 4?

Porque 2³ = 8, no porque 8 tenga un 4 escondido en 2⁴ = 16. Por qué: el logaritmo es el exponente exacto. 2⁴ ya se pasa a 16. En la curva verde, 8 está en el eje horizontal y la altura es 3.

¿log₂(4·2) se puede separar?

Sí, en log₂(4) + log₂(2) = 2+1 = 3, que es log₂(8). Por qué: el logaritmo de un producto es la suma de logaritmos. No hagas lo mismo con 4+2, porque eso no es el producto y log₂(6) no vale 3.

Reto Profesor

Una potencia de tu fórmula

Escribe 2 elevado a un entero entre 1 y 6, el logaritmo inverso y una comprobación de la propiedad del producto. Dibújalo en el lienzo si te ayuda el esquema de las dos curvas.

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