Chương VI. Hàm số mũ và hàm số lôgarit

Bài 19. Lôgarit

Sách bài tập Toán 11 — Kết nối tri thức, tập 2 · 10 bài tập, mỗi câu ít nhất 2 cách giải.

Bài 1 · Bài 6.11★Trang 10— Tính giá trị lôgarit và luỹ thừa có số mũ là lôgarit
Bài 6.11 (trang 10). Tính:
a) ; b) ; c) ; d) .
Kiến thức cần nhớ
  • ; .
  • .
  • .
🧠 Phân tích tư duy
Câu a, b: số dưới dấu log là luỹ thừa của cơ số (, ). Câu c là hiệu hai lôgarit cùng cơ số, gộp thành thương . Câu d có dạng : phải đưa cơ số về để dùng .
1Cách 1. Dùng tính chất và quy tắc tính lôgarit

Định hướng. Đưa về , gộp hiệu thành thương, và viết để dùng .

a)
b)
c)
d)

Vậy a) ; b) ; c) ; d) .

2Cách 2. Đặt ẩn theo định nghĩa lôgarit

Định hướng. Gọi giá trị cần tính là ẩn và chuyển sang đẳng thức luỹ thừa; câu d lấy của ẩn.

a)
b)
c)
d)

Vậy a) ; b) ; c) ; d) .

3Cách 3. Tách riêng từng lôgarit và dùng đẳng thức

Định hướng. Câu c tính riêng hai lôgarit bằng cách phân tích , ; câu d đổi chỗ cơ số và số dưới dấu log.

a)
b)
c) ; ; hiệu bằng
d)

Vậy a) ; b) ; c) ; d) .

Nhận xét. Đẳng thức đúng vì hai vế có cùng lôgarit cơ số là ; nó giúp câu d trở thành phép tính nhẩm.

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: mỗi câu một dòng; riêng câu d nhớ mẹo viết rồi đổi thứ tự hai số mũ.
Đáp số. a) ; b) ; c) ; d) .
Sai lầm thường gặp. Câu c hay bị viết — sai, hiệu hai lôgarit là lôgarit của thương. Câu d hay bị tính hoặc mà không giải thích; một lỗi khác là ra vì nhầm .
🚀 Mở rộng. Tổng quát câu d: ; thử tính (đáp số ).
Bài 2 · Bài 6.12★★Trang 10— Chứng minh đẳng thức lôgarit bằng quy tắc tích và hằng đẳng thức
Bài 6.12 (trang 10). Chứng minh rằng:
a) ;
b) .
Kiến thức cần nhớ
  • ; .
  • .
  • ; .
🧠 Phân tích tư duy
Câu a có cặp biểu thức và , tích của chúng bằng — dấu hiệu gộp thành lôgarit của tích. Câu b có và nghịch đảo nhau: đặt làm nhân tử chung trong sẽ xuất hiện đúng . Câu a ngầm hiểu biểu thức có nghĩa, tức và .
1Cách 1. Biến đổi vế trái thành vế phải

Định hướng. Câu a gộp thành lôgarit của tích hai biểu thức chỉ khác nhau dấu trước căn; câu b đặt làm nhân tử chung.

a)

b)

Vậy hai đẳng thức được chứng minh.

2Cách 2. Dùng quan hệ nghịch đảo

Định hướng. Câu a: nên hai lôgarit là hai số đối nhau. Câu b: biến đổi vế phải về vế trái.

a)


b)

Vậy hai đẳng thức được chứng minh.

3Cách 3. Mũ hoá hai vế (xét hiệu hoặc lấy mũ)

Định hướng. Chứng minh ở câu a; ở câu b chứng minh hiệu hai vế bằng .

a)

b)

Vậy hai đẳng thức được chứng minh.

Nhận xét. Câu a cho thấy — kĩ thuật trục căn thức quen thuộc ở lớp 9 cũng dùng được bên trong dấu lôgarit.

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: gộp thành lôgarit của tích (câu a) và đặt nhân tử chung (câu b), mỗi câu chỉ một chuỗi đẳng thức.
Đáp số. a) Vế trái ; b) .
Sai lầm thường gặp. Câu a hay bị tách sai (lôgarit của TỔNG không tách được). Câu b hay bị viết , cũng cùng lỗi đó.
🚀 Mở rộng. Làm tương tự: chứng minh với mọi , từ đó hàm là hàm số lẻ.
Bài 3 · Bài 6.13★★Trang 10— Tính lôgarit theo một lôgarit đã biết
Bài 6.13 (trang 10). Biết . Hãy tính:
a) ; b) .
Kiến thức cần nhớ
  • ; .
  • .
  • .
🧠 Phân tích tư duy
Chỉ biết , nên phải phân tích và thành tích các luỹ thừa của và : , ; cơ số ở câu b phải đổi về cơ số . Bẫy là chia cho thay vì cho .
1Cách 1. Phân tích thừa số và dùng quy tắc tính

Định hướng. Tách thành tổng; câu b dùng .

a)
b)

Vậy a) ; b) .

2Cách 2. Dùng công thức đổi cơ số

Định hướng. Câu b đổi sang cơ số rồi tính tử, mẫu; câu a viết để thấy cách tách không duy nhất nhưng kết quả như nhau.

a)
b)

Vậy a) ; b) .

3Cách 3. Kiểm tra bằng máy tính cầm tay

Định hướng. Dùng phím để tính trực tiếp, đối chiếu với kết quả tính theo .

a)
b)
nên dùng giá trị làm tròn chỉ lệch khoảng

Vậy các giá trị và khớp với máy tính đến ba chữ số thập phân.

Nhận xét. Sai số của bị nhân lên theo hệ số: ở câu b nhân với nên sai số cũng lớn hơn lần. Máy tính chỉ dùng để kiểm tra, còn đề yêu cầu tính theo .

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: phân tích ra thừa số nguyên tố rồi dùng quy tắc tích và công thức , không phải nhớ thêm công thức nào.
Đáp số. a) ; b) .
Sai lầm thường gặp. Câu b viết (chia cho thay vì ) nên ra . Câu a hay bị tách rồi tắc ở — thật ra vẫn đi tiếp được vì .
🚀 Mở rộng. Biết , hãy tính (gợi ý: ).
Bài 4 · Bài 6.14★★★Trang 10— Biểu diễn một lôgarit theo các lôgarit đã cho
Bài 6.14 (trang 10). Đặt , . Hãy biểu diễn theo và .
Kiến thức cần nhớ
  • .
  • .
  • ; .
🧠 Phân tích tư duy
Hai dữ kiện đều có chung số ở dưới dấu log, nên chọn cơ số chung là : khi đó và . Mục tiêu chỉ chứa , và . Bẫy là quên nên viết .
1Cách 1. Đổi về cơ số 5

Định hướng. Cơ số chung biến hai dữ kiện thành nghịch đảo đơn giản.

;

Vậy .

2Cách 2. Đổi về cơ số 3

Định hướng. Chọn cơ số : khi đó có sẵn, còn .



Vậy .

3Cách 3. Đổi sang lôgarit tự nhiên, đặt

Định hướng. Biểu diễn , theo nhờ , , rồi tính tỉ số; tự triệt tiêu.

;

Vậy .

Nhận xét. Kiểm tra bằng số: , cho , đúng bằng .

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: chọn cơ số là số CHUNG của các dữ kiện (ở đây là ) thì mọi dữ kiện đều thành nghịch đảo, biến đổi ít nhất.
Đáp số. .
Sai lầm thường gặp. Viết rồi coi luôn (quên ), kết quả ra — sai. Một lỗi nữa là viết rồi không biểu diễn tiếp được vì cơ số không liên hệ trực tiếp với dữ kiện.
🚀 Mở rộng. Với cùng , , hãy biểu diễn (đổi về cơ số được đáp số ).
Bài 5 · Bài 6.15★★Trang 10— Biểu diễn một lôgarit theo một lôgarit đã cho
Bài 6.15 (trang 10). Tìm , biết .
Kiến thức cần nhớ
  • .
  • .
  • .
🧠 Phân tích tư duy
, , còn : cả ba chỉ chứa các số nguyên tố và , nên đưa hết về cơ số thì chỉ còn một ẩn . Bẫy là quên chứ không phải .
1Cách 1. Đổi về cơ số 2

Định hướng. Viết mục tiêu thành thương hai lôgarit cơ số , rồi dùng .


Vậy .

2Cách 2. Dùng rồi nghịch đảo

Định hướng. Kéo số mũ ra ngoài trước: , rồi dùng .



Vậy .

3Cách 3. Đặt ,

Định hướng. Đổi hết sang lôgarit tự nhiên, từ dữ kiện suy ra tỉ số , mục tiêu cũng chỉ phụ thuộc tỉ số đó.


Vậy .

Nhận xét. Kiểm tra: cho , trùng . Vì nên mẫu khác .

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: đổi về cơ số (cơ số của dữ kiện) là hướng tự nhiên nhất và chỉ hai dòng.
Đáp số. .
Sai lầm thường gặp. Coi nên ra ; thử với số: . Một lỗi khác là viết (đảo tử mẫu).
🚀 Mở rộng. Cùng dữ kiện , hãy tính (đáp số ).
Bài 6 · Bài 6.16★★Trang 10— So sánh hai số chứa lôgarit (dùng số trung gian)
Bài 6.16 (trang 10). So sánh các số sau:
a) và ; b) và .
Kiến thức cần nhớ
  • Với : ; .
  • Với : .
  • .
🧠 Phân tích tư duy
Không cần tính chính xác: ở câu a, là lôgarit của một số lớn hơn cơ số nên lớn hơn , còn là lôgarit của một số nhỏ hơn với cơ số lớn hơn nên âm — chỉ cần so với mốc hoặc . Câu b tương tự: số mũ còn nên so với .
1Cách 1. So sánh qua số trung gian

Định hướng. Câu a dùng mốc và ; câu b dùng mốc .

a) ;

b)

Vậy a) ; b) .

2Cách 2. Đưa về cùng cơ số rồi so sánh số mũ

Định hướng. Câu a đổi ; câu b dùng để hai số cùng cơ số .

a) và

b)
(cơ số ) và cơ số

Vậy a) ; b) .

3Cách 3. Tính gần đúng bằng máy tính cầm tay

Định hướng. Bấm máy từng số để kiểm tra kết luận.

a) ;
b) ;

Vậy kết quả khớp với Cách 1 và Cách 2.

Nhận xét. Đẳng thức ở Cách 2 đúng vì hai vế có cùng lôgarit cơ số là .

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: so với mốc và chỉ cần xét dấu của lôgarit, không phải tính gì.
Đáp số. a) ; b) .
Sai lầm thường gặp. Câu b hay bị lập luận 'cơ số nên số thứ hai lớn hơn' — sai vì số mũ khác nhau, số mũ âm làm luỹ thừa nhỏ hơn . Câu a hay nhầm (đó là , và thiếu dấu trừ).
🚀 Mở rộng. Thử so sánh và — không còn số trung gian phân biệt được; gợi ý so với : và .
Bài 7 · Bài 6.17★★★Trang 10— Đếm số chữ số của một luỹ thừa lớn bằng lôgarit thập phân
Bài 6.17 (trang 10). Biết rằng số chữ số của một số nguyên dương viết trong hệ thập phân được cho bởi công thức , ở đó là phần nguyên của số thực dương . Tìm số các chữ số của khi viết trong hệ thập phân.
Kiến thức cần nhớ
  • .
  • thì có đúng chữ số.
  • .
🧠 Phân tích tư duy
quá lớn để tính trực tiếp, nhưng tính được ngay. Chỉ cần phần nguyên của — số này gần nên phải chắc chắn nó chưa vượt trước khi kết luận.
1Cách 1. Dùng công thức đã cho

Định hướng. Thay , đưa số mũ ra trước dấu log rồi lấy phần nguyên.



Vậy có chữ số.

2Cách 2. Kẹp giữa hai luỹ thừa của 10

Định hướng. Chứng minh — đây cũng là lí do công thức của đề đúng.




Vậy có chữ số.

3Cách 3. Đánh giá sai số để chắc chắn phần nguyên

Định hướng. Vì sát , dùng cận dưới và cận trên của để khẳng định phần nguyên đúng là .




Vậy số chữ số là .

Nhận xét. Cách 3 là bước mà lời giải thường bỏ qua: nếu chỉ lấy thì được và ra đáp số sai . Kiểm tra bằng máy tính Python (đếm độ dài chuỗi ) cũng cho đúng .

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1 nhưng lấy đủ 5 chữ số thập phân (); khi kết quả sát số nguyên thì bổ sung đánh giá như Cách 3.
Đáp số. có chữ số.
Sai lầm thường gặp. Làm tròn nên được và kết luận chữ số — sai. Một lỗi khác là quên cộng , trả lời chữ số.
🚀 Mở rộng. Cùng cách, có chữ số; hãy thử tìm chữ số đầu tiên của (dùng phần lẻ : 10^{\circ}{,}98} \approx 9{,}6 nên chữ số đầu là ).
Bài 8 · Bài 6.18★★Trang 10— Giải phương trình mũ bằng lôgarit trong bài toán lãi kép (dạng chữ)
Bài 6.18 (trang 10). Khi gửi tiết kiệm (đồng) theo thể thức trả lãi kép định kì với lãi suất mỗi kì là ( cho dưới dạng số thập phân) thì số tiền (cả vốn lẫn lãi) nhận được sau kì gửi là (đồng). Tính thời gian gửi tiết kiệm cần thiết để số tiền ban đầu tăng gấp đôi.
Kiến thức cần nhớ
  • .
  • .
  • khi nhỏ.
🧠 Phân tích tư duy
'Tăng gấp đôi' nghĩa là ; chia hai vế cho thì biến mất — thời gian gấp đôi không phụ thuộc số vốn. Ẩn ở số mũ nên dùng định nghĩa lôgarit. Vì nên cơ số , lôgarit có nghĩa.
1Cách 1. Dùng định nghĩa lôgarit

Định hướng. Cho , rút gọn rồi chuyển đẳng thức luỹ thừa sang lôgarit.



Vậy cần kì gửi (nếu phải nguyên thì lấy số nguyên nhỏ nhất không bé hơn ).

2Cách 2. Lấy lôgarit tự nhiên hai vế

Định hướng. Lấy hai vế để có công thức tính bằng máy tính cầm tay.



Vậy kì.

3Cách 3. Ước lượng nhanh và áp dụng số cụ thể

Định hướng. Với nhỏ, cho công thức nhẩm; thử với để thấy độ chính xác.


: ; ước lượng

Vậy thời gian gấp đôi là kì, xấp xỉ kì.

Nhận xét. Đây là 'quy tắc 70' (hay 'quy tắc 72') của giới tài chính: lãi suất mỗi kì thì khoảng kì vốn gấp đôi.

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: đáp số gọn nhất là ; muốn ra số thì chuyển sang Cách 2 để bấm máy.
Đáp số. (kì).
Sai lầm thường gặp. Viết (đảo cơ số và số dưới dấu log), hoặc vì coi như hệ số chứ không phải số mũ. Thử với : kì là vô lí.
🚀 Mở rộng. Tổng quát: để vốn tăng gấp lần cần kì; gấp ba cần lần thời gian gấp đôi, bất kể .
Bài 9 · Bài 6.19★★★Trang 11— Tìm số kì gửi nhỏ nhất theo lãi kép (bất phương trình mũ)
Bài 6.19 (trang 11). Một người gửi tiết kiệm 100 triệu đồng vào ngân hàng theo thể thức lãi kép kì hạn 6 tháng với lãi suất 8% một năm. Giả sử lãi suất không thay đổi. Hỏi sau bao lâu người đó nhận được ít nhất 120 triệu đồng?
Kiến thức cần nhớ
  • Lãi kép: , là lãi suất mỗi kì, là số kì.
  • Với : .
  • .
🧠 Phân tích tư duy
Kì hạn 6 tháng nên lãi suất mỗi kì là , và là số kì (nguyên). Ẩn nằm ở số mũ nên dùng lôgarit, được ngưỡng kì rồi làm tròn LÊN kì. Bẫy kép: dùng nhầm cho mỗi kì, và trả lời ' năm' thay vì đổi kì ra tháng.
1Cách 1. Dùng lôgarit cơ số

Định hướng. Lập bất phương trình và giải bằng định nghĩa lôgarit.





nên

Vậy sau ít nhất kì, tức tháng, người đó nhận được ít nhất triệu đồng.

2Cách 2. Lấy lôgarit thập phân hai vế

Định hướng. Dùng phím của máy tính và quy tắc đưa số mũ ra ngoài.




Vậy cần kì hạn tháng, tức tháng (hai năm rưỡi).

3Cách 3. Lập bảng số tiền theo từng kì

Định hướng. Vì số tiền tăng theo số kì, tính quanh ngưỡng để thấy kì đầu tiên đạt triệu đồng.

:
:

Vậy kì thứ (sau tháng) là thời điểm sớm nhất.

Nhận xét. Tiền chỉ được cộng lãi vào cuối mỗi kì tháng, nên đáp số phải là bội của tháng — không thể trả lời ' tháng'.

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: một dòng rồi bấm máy; kiểm lại bằng Cách 3 với hai giá trị và .
Đáp số. Sau ít nhất kì hạn tháng, tức tháng ( năm).
Sai lầm thường gặp. Dùng cho mỗi kì tháng nên được , trả lời kì — sai vì là lãi suất năm. Hoặc ra rồi làm tròn thành hay trả lời ' năm'.
🚀 Mở rộng. Nếu gửi kì hạn 3 tháng với cùng lãi suất năm (mỗi kì ) thì cần , tức kì tháng — thử giải thích vì sao không nhanh hơn.
Bài 10 · Bài 6.20★★★Trang 11— Mô hình hàm mũ cơ số : tìm tham số, tính giá trị, giải phương trình và bất phương trình bằng
Bài 6.20 (trang 11). Nồng độ cồn trong máu (BAC) là chỉ số dùng để đo lượng cồn trong máu của một người. Chẳng hạn, BAC hay mg/ml, nghĩa là có g cồn trong ml máu. Nếu một người với BAC bằng có nguy cơ bị tai nạn ô tô cao gấp lần so với một người không uống rượu, thì nguy cơ tương đối của tai nạn với BAC là . Nghiên cứu y tế gần đây cho thấy rằng nguy cơ tương đối của việc gặp tai nạn khi đang lái ô tô có thể được mô hình hoá bằng một phương trình có dạng
,
trong đó (%) là nồng độ cồn trong máu và là một hằng số.
a) Nghiên cứu chỉ ra rằng nguy cơ tương đối của một người bị tai nạn với BAC bằng là . Tìm hằng số trong phương trình.
b) Nguy cơ tương đối là bao nhiêu nếu nồng độ cồn trong máu là ?
c) Tìm BAC tương ứng với nguy cơ tương đối là .
d) Giả sử nếu một người có nguy cơ tương đối từ trở lên sẽ không được phép lái xe, thì một người có nồng độ cồn trong máu từ bao nhiêu trở lên sẽ không được phép lái xe?
Kiến thức cần nhớ
  • .
  • Với : .
  • .
🧠 Phân tích tư duy
Mô hình có một tham số , dữ kiện câu a (một cặp , ) đủ để tìm bằng ; sau đó b là tính giá trị, c là giải phương trình, d là giải bất phương trình — cả ba đều dùng và tính đồng biến của khi . Đơn vị: đo bằng phần trăm nên thay (nếu thay thì gấp lần nhưng BAC ở c, d không đổi).
1Cách 1. Tìm rồi dùng cho từng câu

Định hướng. Tìm từ cặp , sau đó thay vào mô hình.

a)
b)
c)
d)

Vậy a) ; b) ; c) BAC khoảng ; d) BAC từ khoảng trở lên thì không được lái xe.

2Cách 2. Viết mô hình thành (không cần tính )

Định hướng. Vì nên : cứ tăng BAC thêm thì nguy cơ nhân thêm lần.


b)
c)
d)

Vậy b) ; c) BAC ; d) BAC (xấp xỉ).

3Cách 3. Lấy lôgarit thập phân và so sánh tỉ lệ

Định hướng. Lấy hai vế: tỉ lệ thuận với , nên chỉ cần tỉ số .


b)
c)
d)

Vậy các kết quả trùng Cách 1 và Cách 2.

Nhận xét. Nguy cơ tăng theo hàm mũ: BAC chỉ gấp lần ( so với ) mà nguy cơ đã từ vọt lên hơn . Ở câu d, bất phương trình giữ chiều vì (hàm đồng biến).

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: tìm trước bằng một phép , sau đó ba câu còn lại đều là thay số; Cách 2 rất đẹp nếu đề không bắt tính .
Đáp số. a) (với tính theo %); b) ; c) BAC ; d) BAC từ khoảng trở lên không được lái xe.
Sai lầm thường gặp. Ở câu a hay bị giải (quên lấy ) nên . Ở câu d quên rằng 'nguy cơ từ trở lên' là bất phương trình chứ không phải phương trình, dẫn tới trả lời một giá trị duy nhất thay vì một ngưỡng.
🚀 Mở rộng. Mô hình cho biết cứ tăng BAC thêm thì nguy cơ nhân lần; hãy tìm mức BAC làm nguy cơ tăng gấp đôi so với người không uống rượu (đáp số ).

🎯 Học tiếp

📚 Cùng chương: Chương VI. Hàm số mũ và hàm số lôgarit