Logaritmické rovnice
Řešení logaritmických rovnic včetně podmínek definičního oboru. Žáci používají věty o logaritmech a převod na exponenciální tvar.
Průvodce tématem Logaritmické rovnice v předmětu Matematika pro III. ročník: co mají žáci zvládnout, na co navázat a kde nejčastěji chybují. K tomu příprava na hodinu, pracovní list nebo písemka, které ScioBot připraví na jedno kliknutí přesně pro tento ročník.
Připravit hodinu Všechny formáty
Klikněte a tvořte
Získejte přípravu zdarma
Vyberte formát. Jedním kliknutím otevřete tvorbu na téma Logaritmické rovnice (III. ročník) — ScioBot ho připraví za vás.
Další formáty na jedno kliknutí
- Vytvořit: Pracovní list
- Vytvořit: Písemka
- Vytvořit: Aktivita
- Vytvořit: Prezentace
- Vytvořit: Kartičky
- Vytvořit: QR hra
Téma i ročník jsou už vyplněné. Nic nepíšete — rovnou tvoříte.
Logaritmická rovnice je rovnice, v níž se neznámá vyskytuje v argumentu logaritmu, v základu logaritmu, nebo v obou. Řešení navazuje na definici logaritmu a na věty o logaritmech: rovnost logaritmů se stejným základem převádíme na rovnost argumentů, součet a rozdíl logaritmů na součin a podíl a převod na exponenciální tvar využívá vztah log_a x = y ⇔ x = a^y (při a > 0, a ≠ 1, x > 0). Výstupy G-MAA-04-003, G-MAA-04-004 a G-MAA-04-009 vyžadují, aby žák při řešení rovnic používal vlastnosti logaritmické a exponenciální funkce a vztonahy mezi nimi.
Definiční obor se zapisuje ještě před úpravami: argument každého logaritmu musí být kladný, základ kladný a různý od jedné; u složenějších zápisů (logaritmus v čitateli i jmenovateli, logaritmus logaritmu) se podmínky skládají. Úpravy, které zužují nebo rozšiřují množinu přípustných čísel (umocnění, sloučení logaritmů, substituce), se vždy ověřují zpětným dosazením do původní rovnice.
Typické postupy na gymnáziu ve III. ročníku jsou: stejný základ a věta o rovnosti argumentů; převod na jeden logaritmus; substituce t = log_a f(x) vedoucí na lineární nebo kvadratickou rovnici; rovnice s neznámou v základu. Graficky lze řešení číst jako průsečík y = log_a f(x) a y = g(x), algebraický výsledek tím však nenahrazuje kontrolu podmínek.
Předpoklady
- Definice logaritmu, vlastnosti logaritmické funkce a graf
- Úpravy výrazů s logaritmy (součet, rozdíl, změna základu)
- Řešení exponenciálních rovnic a převod mezi exponenciálním a logaritmickým tvarem
- Kvadratické rovnice po substituci t = log_a x
Klíčové pojmy
- Definiční podmínky
- Pro každý výskyt log_a f(x) platí f(x) > 0, a > 0, a ≠ 1; podmínky se stanoví z původního zápisu a tvoří množinu, v níž teprve hledáme kořeny.
- Převod na exponenciální tvar
- Rovnost log_a f(x) = g(x) je ekvivalentní s f(x) = a^{g(x)} jen na průniku definičních oborů obou stran.
- Věta o rovnosti logaritmů
- Při stejném základu a > 0, a ≠ 1 platí log_a u = log_a v právě tehdy, když u = v a zároveň u > 0, v > 0.
- Věty o součtu a rozdílu
- log_a u + log_a v = log_a(uv) a log_a u − log_a v = log_a(u/v) platí jen pro u > 0, v > 0; sloučení proto může vyřadit nebo přidat kandidáty, které se musí zkontrolovat.
- Změna základu
- log_a x = log_b x / log_b a umožňuje převést všechny logaritmy na jeden základ, typicky na ln nebo log_10, a dál řešit jako jednu funkci.
- Substituce
- Položíme-li t = log_a f(x), převedeme rovnici na algebraickou v t; po vyřešení vrátíme f(x) = a^t a ověříme podmínky původní rovnice.
- Neznámá v základu
- U log_{h(x)} f(x) = k přibývají podmínky h(x) > 0, h(x) ≠ 1; převod f(x) = [h(x)]^k je možný jen na tomto oboru.
Časté miskoncepce
Častá chyba
Žák u log(x − 2) + log(x + 1) = 1 napíše hned log[(x − 2)(x + 1)] = 1 a řeší kvadratickou rovnici, aniž by předtím zapsal x − 2 > 0 a x + 1 > 0; záporný kořen z kvadratické pak nechá ve výsledku.
Jak na to
Nechte třídu nejdřív na tabuli vypsat D z původního součtu (oba argumenty zvlášť), teprve potom sloučit. Kořeny kvadratické rovnice označte jako kandidáty a každý dosaďte do původního zápisu.
Častá chyba
U log x + log(x − 3) = log(x − 1) žák „zkrátí logaritmy“ na x + (x − 3) = x − 1, jako by log a + log b bylo log(a + b).
Jak na to
Napište vedle sebe log 2 + log 3 a log(2 + 3) s kalkulačkou; pak vraťte tutéž úlohu a vyžadujte úpravu na log[x(x − 3)] = log(x − 1) s podmínkami.
Častá chyba
Po substituci t = log_2 x žák vyřeší kvadratickou rovnici pro t, ale do výsledku napíše t = 2 a t = −1 a zapomene x = 2^t; nebo u t = −1 prohlásí, že „logaritmus nemůže být záporný“.
Jak na to
Na tabuli držte dva sloupce: „rovnice pro t“ a „návrat x = 2^t“. Ukažte, že log_2 x = −1 dává x = 1/2 > 0, tedy přípustný kořen, a hned dosaďte do původní rovnice.
Častá chyba
U log(x^2) = 2 žák napíše 2 log x = 2, tedy log x = 1, x = 10, a vynechá záporné x, přestože x^2 > 0 platí i pro x < 0 (x ≠ 0).
Jak na to
Nechte spočítat log( (−10)^2 ) a porovnat s 2 log(−10). Pak řešte přes x^2 = 10^2 s podmínkou x ≠ 0, nebo přes log|x| = 1, a oba kořeny dosaďte.
Jak učit
2–3 hodiny
- Evokace: z grafu y = log_2 x a vodorovné y = 3 odečtěte x a zapište totéž jako 2^3 = x; hned přidejte otázku, proč x = −8 u logaritmu odpadá.
- Jádro: společně řešte vzor s D na začátku, sloučením logaritmů a substitucí; každý kandidát dosaďte do původní rovnice.
- Reflexe: žáci u jedné úlohy z hodiny napíší jen definiční podmínky a u druhé jen krok, kde se množina řešení mohla rozšířit, a porovnají se sousedem.
Nápady na aktivity
- Stanoviště: každá skupina dostane tutéž rovnici v jiném tvaru (součet logaritmů, jeden logaritmus, exponenciální tvar) a má ukázat, že množina kořenů je stejná jen po kontrole D.
- Karta „kandidát / kořen“: na lístečcích čísla z kvadratické po substituci; dvojice třídí, která projdou dosazením do původní rovnice, a zdůvodní vyřazení.
Hodnocení
Písemně: jedna rovnice se součtem logaritmů a jedna se substitucí; hodnotí se zápis D, úprava a dosazení kandidátů, ne jen konečné číslo.
Ústně u tabule: žák vysvětlí, proč kořen kvadratické rovnice po sloučení logaritmů nepatří do D původní úlohy (G-MAA-04-003, G-MAA-04-004).
Související témata
- Logaritmus a logaritmická funkce
- Výrazy s exponenciálami a logaritmy
- Exponenciální rovnice
- Exponenciální funkce
- Kvadratické rovnice
- Modelování dějů exponenciální a logaritmickou funkcí
Zdroje
Co pro vás ScioBot připraví k tématu Logaritmické rovnice
Interaktivní aktivity, které žáci spustí na tabletu či tabuli, tisknutelné kartičky a hry pro celou třídu – každý formát na téma Logaritmické rovnice jedním klikem.
Základní materiály
-
Příprava na hodinu
Kompletní příprava s cíli, průběhem a aktivitami.
-
Pracovní list
List s úlohami, klíčem a variantou.
-
Písemka
Časovaná písemka s body a variantami.
-
Aktivita
Aktivita do hodiny, kterou žáci hned spustí.
-
Prezentace
Sada slajdů k výkladu a procvičení.
-
Kartičky
Materiál k tisku (kartičky, plakát, pracovní list).
-
QR hra
Interaktivní hra k procvičení tématu.
Interaktivní aktivity 14
-
Křížovka s tajenkou
Legendová křížovka, kde se ve sloupci skrývá tajenka. Skvělá na opakování pojmů.
10–20 min
-
Kartičky
Sada oboustranných kartiček na učení pojmů a definic. Žáci si je procvičí překlápěním.
5–20 min
-
Pexeso a spojovačka
Dvojice kartiček s obrázky, pojmy nebo příklady. Spojovačka, pexeso i volné třídění – ideální na slovní zásobu i opakování.
10–25 min
-
Rozhodovačka
Rychlé rozhodování mezi možnostmi s okamžitou zpětnou vazbou.
5–12 min
-
Otázky
Sada otázek s výběrem odpovědí; jedna nebo více správných. Okamžitá sebekontrola.
5–15 min
-
Vpisování
Žáci dopisují krátké odpovědi a ihned vidí, zda se trefili.
5–15 min
-
Rozřazovačka
Žáci přetahují kartičky do správných kategorií.
5–15 min
-
Rozbory
Žák přiřazuje značky k částem věty nebo výrazu — větné členy, slovní druhy, větné rozbory. Sebevyhodnocovací procvičování.
10–20 min
-
Označování
Žáci označují správná slova přímo v textu.
5–15 min
-
Doplňování textu
Žáci doplňují chybějící slova přímo do vět nebo krátkého textu.
5–15 min
-
Krok po kroku
Žáci řadí kroky procesu do správného pořadí.
5–15 min
-
Popis obrázku
Diagram s očíslovanými špendlíky. Žáci přiřazují popisky k částem obrázku — biologie, zeměpis, anatomie.
5–15 min
-
Přesouvání
Žáci přetahují kartičky do přesně určených slotů.
5–15 min
-
Čtení s porozuměním
Žáci čtou krátký text a odpovídají na otázky k jeho obsahu.
10–25 min
K tisku a rozstříhání 8
-
Páry
Kartičky se dvěma polovinami, které k sobě patří (např. datum–událost). Žáci je vystřihnou a párovají.
10–20 min
-
Výběr z možností (s tajenkou)
Kartičky s úlohami a třemi možnostmi. Písmena u správných odpovědí složí tajenku — žák si tak řešení zkontroluje sám.
10–20 min
-
Doplňování do vět
Věty s výběrem ze dvou možností uvnitř — žák zakroužkuje správnou.
10–20 min
-
Hra Riskuj
Kvízová hra se třemi podtématy a otázkami různé hodnoty — klasický formát Riskuj / Jeopardy.
15–30 min
-
Hra AZ kvíz
28 otázek na hexagonální hrací pole — cílem je spojit všechny tři strany.
15–35 min
-
Označ správnou možnost
Kartičky s otázkou a čtyřmi možnostmi — žák označí správnou (např. kolíčkem).
10–20 min
-
Já mám, kdo má …?
Kartičky s tvrzením a otázkou — žáci je čtou v kruhu a hledají navazující odpověď.
10–25 min
-
Hádej, kdo jsem
Kartičky s popisem osobnosti, věci nebo zvířete v 1. osobě — žáci tipují, o koho/co jde.
10–25 min
Hry pro celou třídu 4
-
AZ kvíz
28 otázek na hexagonálním hracím poli — cílem je spojit všechny tři strany. Včetně náhradních ANO/NE otázek.
15–35 min
-
Riskuj
Klasická hra se 5 kategoriemi a otázkami za 100–500 bodů — týmy soutěží o nejvyšší skóre.
15–40 min
-
Pexeso
Klasické pexeso s 10 dvojicemi (pojem ↔ popis) — dva týmy se střídají a hledají shody.
10–25 min
-
Šarády
Šarády se 12 úkoly (mluvení, kreslení, pantomima) — dva týmy hádají, kdo uhodne první, dostane bod.
15–30 min
Očekávané výstupy
- G-MAA-04-003 žák využívá poznatky o funkcích při řešení rovnic a nerovnic, při určování kvantitativních vztahů
- G-MAA-04-004 žák aplikuje vztahy mezi hodnotami exponenciálních, logaritmických a goniometrických funkcí a vztahy mezi těmito funkcemi
- G-MAA-04-009 funkce – lineární funkce, kvadratická funkce, funkce absolutní hodnota, lineární lomená funkce, mocninné funkce, funkce druhá odmocnina, exponenciální, logaritmické a goniometrické funkce, vztahy mezi goniometrickými funkcemi
Učíte Logaritmické rovnice trochu jinak?
Popište ScioBotu vlastními slovy, co s žáky chcete zvládnout a kolik máte času. Materiál přizpůsobí vašemu ŠVP, třídě i žákům se speciálními vzdělávacími potřebami.
Související témata
-
Analytické vyjádření přímky
Žáci zapisují přímku parametricky, obecnou rovnicí i směrnicovým tvarem a vykládají geometrický význam koeficientů včetně normálového vektoru.
-
Vektory a souřadnice v rovině
Žáci zavádějí vektor jako uspořádanou dvojici, čtou souřadnice bodů a vektorů v rovině a rozlišují umístění vektoru od jeho souřadnic.
-
Vzájemná poloha přímek a bodů
Žáci analyticky rozhodují, zda jsou dvě přímky rovnoběžné, totožné nebo různoběžné, a ověřují incidenci bodu s přímkou.
-
Operace s vektory
Žáci sčítají a odčítají vektory, násobí je skalárem, určují velikost vektoru a používají lineární kombinaci při zápisu rovnoběžnosti.
-
Metrické úlohy o přímkách
Žáci počítají vzdálenost bodu od přímky, odchylku dvou přímek a vzdálenost bodů a volí k tomu vhodný tvar rovnice.
-
Vzájemná poloha přímky a kuželosečky
Žáci řeší soustavu rovnice přímky a kuželosečky, rozliší sečnu, tečnu a vnější přímku a určí body dotyku.
-
Skalární součin a vzájemná poloha vektorů
Žáci počítají skalární součin, z něj odvozují odchylku a kolmost vektorů a poznají, kdy jsou dva vektory kolineární.
-
Souhrnné opakování matematiky na gymnáziu
Žáci v mixu úloh opakují vektory, analytickou geometrii přímky, kuželosečky, kombinatoriku, pravděpodobnost a popisnou statistiku před maturitou.