Die Logarithmusfunktion

The Logarithmic Function

Mathematik Klasse 13 23 Aufgaben
AnalysisLogarithmusNatürlicher LogarithmusDifferentiationIntegrationKerncurriculum
Leicht
Lückentext #1 10s ▶ Testen

Der natürliche Logarithmus ist definiert als ln x = ∫₁ˣ (1/t) dt für x ___.

✓ Antwort: > 0
ln x = ∫₁ˣ (1/t) dt ist für alle x > 0 definiert.
Zahleneingabe #2 10s ▶ Testen

Berechne ln 1.

✓ Antwort: 0
ln 1 = ∫₁¹ (1/t) dt = 0, da das Integrationsintervall die Länge 0 hat.
Multiple Choice #3 10s ▶ Testen

Die Ableitung von f(x) = ln x ist:

  • ● f'(x) = 1/x
  • ○ f'(x) = x
  • ○ f'(x) = ln x
  • ○ f'(x) = 1/x²
(ln x)' = 1/x (für x > 0). Das folgt direkt aus der Definition von ln als Stammfunktion von 1/x.
Lückentext #4 10s ▶ Testen

Die Eulersche Zahl e ist definiert als die Zahl, für die ln e = ___ gilt.

✓ Antwort: 1
Die Basis der Funktion ln ist e ≈ 2,71828..., definiert durch ln e = 1.
Wahr / Falsch #5 10s ▶ Testen

ln(a · b) = ln a + ln b für a, b > 0.

✓ Wahr
Richtig. Das Logarithmengesetz: Der Logarithmus eines Produkts ist die Summe der Logarithmen.
Zahleneingabe #6 20s ▶ Testen

Berechne die Ableitung von f(x) = ln(2x + 5) an der Stelle x = 0. Gib den Wert als Dezimalzahl an.

✓ Antwort: 0.4
f'(x) = 2/(2x+5) (Kettenregel). f'(0) = 2/5 = 0,4.
Multiple Choice #7 15s ▶ Testen

∫ (1/x) dx = ?

  • ● ln|x| + C
  • ○ ln x + C
  • ○ −1/x² + C
  • ○ x ln x + C
∫ (1/x) dx = ln|x| + C. Der Betrag ist nötig, damit die Stammfunktion auch für x < 0 definiert ist.
Zahleneingabe #8 15s ▶ Testen

Berechne ∫₁ᵉ (1/x) dx.

✓ Antwort: 1
∫₁ᵉ (1/x) dx = [ln x]₁ᵉ = ln e − ln 1 = 1 − 0 = 1.
Lückentext #9 10s ▶ Testen

ln(a/b) = ln a − ___ für a, b > 0.

✓ Antwort: ln b
Logarithmengesetz: ln(a/b) = ln a − ln b.
Wahr / Falsch #10 10s ▶ Testen

Die Funktion f(x) = ln x ist für alle x > 0 streng monoton wachsend.

✓ Wahr
Richtig. f'(x) = 1/x > 0 für alle x > 0, also ist ln streng monoton steigend.
Multiple Choice #11 15s ▶ Testen

Welche Aussage über den Graphen von y = ln x ist korrekt?

  • ● Er schneidet die x-Achse bei x = 1
  • ○ Er schneidet die y-Achse bei y = 0
  • ○ Er hat eine horizontale Asymptote
  • ○ Er ist nach oben beschränkt
ln 1 = 0, also Schnittpunkt mit der x-Achse bei (1; 0). Der Graph schneidet die y-Achse nicht (Definitionsbereich x > 0).
Zahleneingabe #12 15s ▶ Testen

Berechne ∫₁² (1/x) dx. Gib den Wert gerundet auf 2 Dezimalstellen an.

✓ Antwort: 0.69
∫₁² (1/x) dx = ln 2 − ln 1 = ln 2 ≈ 0,6931 ≈ 0,69.
Lückentext #13 10s ▶ Testen

ln(xⁿ) = ___ · ln x für x > 0 und n ∈ ℝ.

✓ Antwort: n
Logarithmengesetz: ln(xⁿ) = n · ln x (Potenzregel).
Lückentext #14 15s ▶ Testen

Die Beziehung log_a(x) = ln x / ___ ermöglicht die Umrechnung beliebiger Logarithmen auf den natürlichen Logarithmus.

✓ Antwort: ln a
log_a(x) = ln x / ln a (Basiswechselformel).
Multiple Choice #15 10s ▶ Testen

Für x → 0⁺ gilt ln x → ?

  • ● −∞
  • ○ +∞
  • ○ 0
  • ○ 1
Die x-Achse (x = 0) ist eine senkrechte Asymptote von ln x. Für x → 0⁺ geht ln x → −∞.
Wahr / Falsch #16 15s ▶ Testen

∫₁ᵉ² (1/x) dx = 2.

✓ Wahr
∫₁^(e²) (1/x) dx = [ln x]₁^(e²) = ln(e²) − ln 1 = 2 − 0 = 2.
Zahleneingabe #17 15s ▶ Testen

Bestimme die Tangente an f(x) = ln x im Punkt P(1; 0). Welchen Anstieg hat sie?

✓ Antwort: 1
f'(x) = 1/x. f'(1) = 1. Die Tangente: y = 1·(x − 1) = x − 1.
Mittel
Zahleneingabe #1 30s ▶ Testen

Berechne die Ableitung von f(x) = x² · ln x an der Stelle x = 1.

✓ Antwort: 1
f'(x) = 2x · ln x + x² · (1/x) = 2x ln x + x (Produktregel). f'(1) = 2·1·ln 1 + 1 = 0 + 1 = 1.
Zahleneingabe #2 30s ▶ Testen

Bestimme die Nullstelle von f(x) = ln(1 − x) + 1. Gib den Wert gerundet auf 2 Dezimalstellen an.

✓ Antwort: 0.63
ln(1−x) + 1 = 0 → ln(1−x) = −1 → 1−x = e⁻¹ = 1/e → x = 1 − 1/e ≈ 1 − 0,368 = 0,632 ≈ 0,63.
Multiple Choice #3 20s ▶ Testen

∫ (1/(2x−1)) dx = ?

  • ● ½ ln|2x−1| + C
  • ○ ln|2x−1| + C
  • ○ 2 ln|2x−1| + C
  • ○ ln(2x−1)² + C
Substitution: innere Ableitung = 2, also ∫ 1/(2x−1) dx = (1/2) ln|2x−1| + C.
Wahr / Falsch #4 15s ▶ Testen

ln x → +∞ für x → +∞, aber sehr langsam (langsamer als jede Potenzfunktion xⁿ mit n > 0).

✓ Wahr
Richtig. lim(x→∞) ln x = +∞, aber ln x wächst langsamer als jede Potenz: lim(x→∞) ln x / xⁿ = 0.
Zahleneingabe #5 40s ▶ Testen

Berechne die 2. Ableitung von f(x) = (ln x)² an der Stelle x = 1.

✓ Antwort: 2
f'(x) = 2 ln x · (1/x) = 2 ln x / x. f''(x) = (2/x · 1/x − 2 ln x · 1/x²)/1 = (2 − 2 ln x)/x². f''(1) = (2 − 0)/1 = 2.
Zahleneingabe #6 45s ▶ Testen

Näherungswerte für e: Für n = 10 gilt (1 + 1/n)ⁿ < e < (1 + 1/n)^(n+1). Berechne (1 + 1/10)^10 = 1,1^10. Gib den Wert gerundet auf 2 Dezimalstellen an.

✓ Antwort: 2.59
1,1^10 = (1,1²)^5 = 1,21^5. 1,21² = 1,4641, 1,4641 · 1,21 ≈ 1,7716, 1,7716 · 1,21 ≈ 2,1436, 2,1436 · 1,21 ≈ 2,5937 ≈ 2,59.