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Logaritmos: definição, propriedades e exercícios resolvidos

Aprenda o que é logaritmo, como relacioná-lo à exponenciação e a utilizar suas propriedades com domínio correto, exemplos e exercícios comentados.

O que você vai aprender

  • Interpretar logaritmo como expoente e reconhecer suas condições
  • Usar propriedades de produto, quociente, potência e mudança de base
  • Resolver equações simples verificando a positividade dos argumentos

Entenda o assunto

O logaritmo responde à pergunta: a qual expoente preciso elevar uma base b para obter um número x? Se 2³=8, então log₂(8)=3. É uma forma de desfazer a exponenciação, e não apenas uma nova regra de cálculo.

Nos números reais, a base do logaritmo deve ser positiva e diferente de 1; o argumento deve ser estritamente positivo. Com essas condições, o logaritmo pode ser negativo, zero ou positivo — mas não existe logaritmo real de zero ou de número negativo.

Gráfico crescente de y=log₂(x), com domínio x maior que zero, pontos (1,0), (2,1), (4,2) e assíntota vertical x=0.

O que significa calcular um logaritmo?

O logaritmo é o expoente necessário para obter o argumento a partir de uma base. Como 10²=100, temos log₁₀(100)=2. Como 2⁻³=1/8, temos log₂(1/8)=−3.

Essa correspondência é exata: log_b(x)=y se, e somente se, bʸ=x. Com base fixa admissível, a função logarítmica é a inversa de bˣ.

RELAÇÃO MATEMÁTICA
log_b(x)=y ⇔ bʸ=x

Por que o argumento deve ser positivo?

Uma potência real de base positiva b nunca produz valor zero ou negativo. Portanto, se queremos bʸ=x, o número x precisa ser estritamente positivo. Isso explica a condição de domínio dos logaritmos reais.

Além disso, a base deve satisfazer b>0 e b≠1: a base 1 não permitiria determinar um expoente único, pois 1ʸ=1 para todo y. Log₁₀(−5) e log₂(0) não são números reais.

RELAÇÃO MATEMÁTICA
b>0, b≠1, x>0

Por que log_b(1) = 0 e log_b(b) = 1?

Como b⁰=1, o expoente que produz 1 é zero. Como b¹=b, o expoente que produz a própria base é um. Esses dois valores são consequências diretas da definição, não propriedades independentes.

Por exemplo, log₃(1)=0 e log₃(3)=1. Já log₃(27)=3, porque 3³=27. Sempre que possível, reescreva o argumento como potência da base para calcular sem aproximações.

RELAÇÃO MATEMÁTICA
log_b(1)=0 | log_b(b)=1

Demonstração: logaritmo de um produto

Se x=bᵐ e y=bⁿ, o produto é xy=bᵐ⁺ⁿ. Aplicando a definição, log_b(xy)=m+n; como m=log_b(x) e n=log_b(y), obtemos a propriedade do produto.

Ela só pode ser usada diretamente, nos reais, com x>0 e y>0. Por exemplo, log₂(8·4)=log₂(8)+log₂(4)=3+2=5. Não existe regra semelhante para soma de argumentos.

RELAÇÃO MATEMÁTICA
log_b(xy)=log_b(x)+log_b(y), x,y>0

Demonstração: logaritmo de um quociente

Com x=bᵐ e y=bⁿ, temos x/y=bᵐ⁻ⁿ. Por isso o logaritmo do quociente é a diferença dos logaritmos, desde que ambos os argumentos sejam positivos.

Em log₁₀(1000/10), obtemos log₁₀(1000)−log₁₀(10)=3−1=2. A divisão por zero e logaritmos de argumentos não positivos continuam proibidos.

RELAÇÃO MATEMÁTICA
log_b(x/y)=log_b(x)−log_b(y), x,y>0

Demonstração: logaritmo de uma potência

Se x=bᵐ, então xᵏ=bᵐᵏ. Isso explica por que o expoente pode passar a multiplicar o logaritmo: log_b(xᵏ)=k·log_b(x), para x>0 e k real.

Por exemplo, log₂(8²)=2·log₂(8)=2·3=6. Atenção: para potências pares, o argumento original pode ser negativo, mas a fórmula com log_b(x) exige x positivo.

RELAÇÃO MATEMÁTICA
log_b(xᵏ)=k·log_b(x), x>0

Como funciona a mudança de base?

Se y=log_b(x), então bʸ=x. Tomando logaritmos na mesma base auxiliar c>0, c≠1, nos dois membros, temos y·log_c(b)=log_c(x). Isolando y, obtemos a regra de mudança de base.

Em particular, log₂(8)=log₁₀(8)/log₁₀(2)=3. A fórmula permite usar calculadoras com logaritmos decimais ou naturais mesmo quando a base original é outra.

RELAÇÃO MATEMÁTICA
log_b(x)=log_c(x)/log_c(b)

Qual é o gráfico de uma função logarítmica?

A função f(x)=log_b(x) tem domínio (0,+∞) e imagem ℝ. Seu gráfico passa por (1,0) e (b,1) e se aproxima da reta x=0, assíntota vertical, sem cruzá-la.

Se b>1, o logaritmo é crescente; se 0<b<1, é decrescente. Os gráficos de bˣ e log_b(x) são reflexos em relação à reta y=x, por serem funções inversas.

RELAÇÃO MATEMÁTICA
f(x)=log_b(x), domínio x>0

Como resolver equações logarítmicas com segurança?

Em log₂(x−1)=3, a primeira condição é x−1>0, isto é, x>1. Passando à forma exponencial, x−1=2³=8, logo x=9, que satisfaz o domínio.

Se uma transformação algébrica produzir solução com argumento zero ou negativo, descarte-a. É possível que uma equação logarítmica não tenha solução real, mesmo que uma conta intermediária pareça válida.

RELAÇÃO MATEMÁTICA
log_b(g(x))=k ⇔ g(x)=bᵏ, desde que g(x)>0

Onde logaritmos aparecem e quais confusões evitar?

Logaritmos são usados em escalas que comprimem grandes variações, em modelos de crescimento e no cálculo do expoente necessário para atingir uma meta. Em ciência, fórmulas específicas exigem interpretar corretamente o argumento e a unidade.

Não escreva log_b(x+y)=log_b(x)+log_b(y): a propriedade correta envolve produto, não soma. Também não esqueça que logaritmo negativo pode existir, desde que seu argumento seja positivo, como log₁₀(0,1)=−1.

Passo a passo

  1. 01

    Verifique primeiro as condições: base positiva e diferente de 1, argumento maior que zero.

  2. 02

    Traduza log_b(x)=y para a forma exponencial bʸ=x, ou faça o caminho inverso.

  3. 03

    Em expressões, use propriedades de produto, quociente ou potência somente onde os argumentos estejam definidos.

  4. 04

    Depois de resolver, confira a resposta na equação original para eliminar possíveis soluções proibidas pelo domínio.

FÓRMULA E RESUMO
log_b(x) = y ⇔ bʸ = x, com b>0, b≠1 e x>0

Exemplos resolvidos

Veja como aplicar o conceito a situações concretas.

EXEMPLO 1

Conversão entre potências e logaritmos

Como 2⁵=32, temos log₂(32)=5. De modo inverso, log₃(81)=4 significa que 3⁴=81.

EXEMPLO 2

Logaritmo negativo

log₂(1/8)=−3 porque 2⁻³=1/8. O resultado pode ser negativo, mas o argumento 1/8 é positivo.

EXEMPLO 3

Logaritmo de produto

log₂(8·4)=log₂(8)+log₂(4)=3+2=5; de fato 8·4=32 e 2⁵=32.

EXEMPLO 4

Logaritmo de quociente

log₁₀(1000/10)=log₁₀(1000)−log₁₀(10)=3−1=2, o mesmo que log₁₀(100).

EXEMPLO 5

Logaritmo de potência

log₃(9³)=3·log₃(9)=3·2=6. O argumento é 729, que também é igual a 3⁶.

EXEMPLO 6

Resolver equação com domínio

log₂(x−1)=3 exige x>1. Então x−1=8 e x=9, que é válido porque 9−1 é positivo.

EXEMPLO 7

Mudança de base

log₄(16)=log₂(16)/log₂(4)=4/2=2. A igualdade confere: 4²=16.

O que vale lembrar

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Hora de praticar

Escolha uma resposta para cada questão e confira a explicação.

QUESTÃO 01Uma alternativa correta

Qual é o valor de log₂(8)?

Alternativas da questão 1
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Resposta: B — 3. Buscamos o expoente que transforma a base 2 no número 8. Como 2³=8, o logaritmo de 8 na base 2 é 3.

QUESTÃO 02Uma alternativa correta

Qual é o valor de log₁₀(1000)?

Alternativas da questão 2
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Resposta: B — 3. Por definição, log₁₀(1000) é o expoente y tal que 10ʸ=1000. Como 10³=1000, obtemos y=3.

QUESTÃO 03Uma alternativa correta

Qual é o valor de log₃(1)?

Alternativas da questão 3
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Resposta: A — 0. Toda base positiva admissível elevada a zero produz 1. Portanto o expoente necessário para alcançar o argumento 1 é 0.

QUESTÃO 04Uma alternativa correta

Qual é o valor de log₂(1/4)?

Alternativas da questão 4
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Resposta: A — −2. Como 2⁻²=1/4, temos log₂(1/4)=−2. O resultado é negativo, mas o argumento 1/4 é permitido porque é positivo.

QUESTÃO 05Uma alternativa correta

Qual das expressões é indefinida nos números reais?

Alternativas da questão 5
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Resposta: C — log₂(−4). Uma potência real de base positiva é sempre positiva. Logo não existe expoente real que transforme a base 2 em −4; o argumento é inválido.

QUESTÃO 06Uma alternativa correta

Quanto vale log₂(8·4)?

Alternativas da questão 6
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Resposta: A — 5. Pela propriedade do produto, log₂(8·4)=log₂(8)+log₂(4)=3+2=5. Também podemos calcular 8·4=32 e log₂(32)=5.

QUESTÃO 07Uma alternativa correta

Quanto vale log₁₀(1000/10)?

Alternativas da questão 7
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Resposta: B — 2. A propriedade do quociente fornece 3−1=2. Diretamente, 1000/10=100, e 10²=100, confirmando o mesmo resultado.

QUESTÃO 08Uma alternativa correta

Resolva log₂(x)=4 nos números reais.

Alternativas da questão 8
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Resposta: C — 16. Pela definição de logaritmo, log₂(x)=4 equivale a x=2⁴. Portanto x=16, que satisfaz a condição do domínio x>0.

QUESTÃO 09Uma alternativa correta

Resolva log₃(x−2)=2 nos números reais.

Alternativas da questão 9
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Resposta: C — 11. Primeiro exigimos x>2. Convertendo a forma logarítmica em exponencial: x−2=3²=9; logo x=11, que respeita a condição.

QUESTÃO 10Uma alternativa correta

Qual é o valor de log₄(16)?

Alternativas da questão 10
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Resposta: A — 2. A base 4 elevada ao expoente 2 resulta em 16. Assim log₄(16)=2, conforme a definição de logaritmo como expoente.

Perguntas frequentes: Logaritmos

O que é um logaritmo em linguagem simples?

É o expoente necessário para transformar uma base positiva admissível em determinado número positivo; por exemplo, log₂(8)=3.

Um logaritmo pode ser negativo?

Sim. O resultado pode ser negativo, como log₂(1/2)=−1. O que precisa ser positivo é o argumento, não o resultado.

Por que não existe logaritmo real de zero?

Nenhuma potência de base positiva produz zero. Assim log_b(0) não pode representar um expoente real para bases admissíveis.

Qual a diferença entre logaritmo decimal e natural?

O logaritmo decimal usa base 10, enquanto o natural usa a base e, número irracional positivo maior que 1. Ambos seguem as propriedades gerais.

Posso separar o logaritmo de uma soma?

Não. A igualdade log_b(xy)=log_b(x)+log_b(y) vale para produto de argumentos positivos, não para x+y.

Como resolver uma equação com logaritmos?

Primeiro confira a positividade de cada argumento, aplique a equivalência exponencial ou propriedades válidas e verifique as soluções na equação original.

Fontes e referências

Estas fontes ajudam a aprofundar os conceitos apresentados nesta aula. As explicações e os exemplos do UNVRST foram redigidos de forma independente.

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