Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter

Plaats een reactie

Je mail wordt niet openbaar getoond. Het wordt enkel gebruik voor contact of notificatie vanuit het beheer.

🗨️ Wat vind jij? Stel direct je vraag of geef je mening – zonder registratie. Je reactie zet het topic weer bovenaan bij 'Laatste posts' en trekt snel nieuwe reacties aan🔥. Mocht je als vaste bezoeker willen reageren, dan kun je je ook registreren.

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vragen te beantwoorden.

Noor heeft 10 knikkers. Ze verliest er 4 in het gras. Hoeveel heeft ze er nog?

Antwoord: (vul een getal in)

Er zitten 5 vogels op een hek. Twee vliegen weg. Hoeveel blijven er zitten?

Antwoord: (vul een getal in)

Weergave uitklappen Voorafgaande berichten: Logaritme met negatief grondtal

Re: Logaritme met negatief grondtal

door Bartjes » za 29 okt 2011, 19:03

De verwarring ontstaat hier kennelijk doordat we geen onderscheid maken tussen het formele en het natuurlijke domein:

http://en.wikipedia.org/wiki/Domain_of_a_function

Normaal gesproken laat men geen negatieve grondtallen toe om het simpel te houden, en de bespreking van speciale gevallen te minimaliseren. Hier kan je voor kiezen, en dat is dan een door jezelf gekozen formeel domein. Je kan ook kijken wat het maximale domein is waarvoor het functievoorschrift "werkt", en dan zoek je naar het natuurlijke domein. Die twee hoeven niet samen te vallen, en bij de logaritme is voor het gemak inderdaad een formeel domein gekozen dat kleiner is dan het natuurlijke domein.

Niets weerhoudt je een Rogieriaanse logaritme te definiëren waarbij het natuurlijke domein wordt aangehouden. ;)

Re: Logaritme met negatief grondtal

door Rogier » za 29 okt 2011, 18:08

Ik wil best geloven dat er ook voor negatieve grondtallen nog van alles mogelijk is, maar eerst moet je je al tot rationale exponenten bepalen en vervolgens ook nog de ggd erbij halen.
Even voor de goede orde: die ggd heeft niets te maken met het domein he, die speelt geen rol in de voorwaarde voor welke exponenten de functie is gedefinieerd. a/b en 2a/2b zijn hetzelfde getal.

Dus
\((-8)^{1/3} = (-8)^{2/6} = (-8)^{100/300} = -2\)
Die ggd heeft alleen te maken met het functievoorschrift, om twee gevallen te onderscheiden. Met zo'n meervoudig functievoorschrift is toch niets mis? Men definieert de absolute waarde ook vaak als:
\(f(x)=\left\{\startmatrix x & (x\geq 0) \\ -x & (x<0)\endmatrix\right.\)
Of in het functievoorschrift van Thomae's function komt die ggd bijvoorbeeld ook voor (en die heeft als domein dus heel ;) ).
De vraag is dan, loont dat de moeite? En dat hangt er maar net van af wat je van plan bent.
Een reële functie definieren met het grootst mogelijke 'natuurlijke' domein. De vraag in het oorspronkelijke topic ging ook om het bepalen van het domein van een bepaalde (logaritmische) functie, dan lijkt het mij toch de bedoeling het grootst mogelijke domein te vinden.

Als je uitgaat van de definitie van een logaritme,
\(\log_a(b)=c\Leftrightarrow a^c=b\)
, dan lijkt me toch weinig mis met
\(\log_{-1/3}(1/9)=2\)
?

Wellicht is het subjectief, maar voor mij voelt zo'n exponentiële functie 'logisch' aan als je getallen tot machten kunt verheffen die redelijkerwijs een waarde hebben. En als
\((-2)^3=-8\)
, dan vind ik het net zo redelijk om te zeggen
\(\sqrt[3]{-8}=-2\)
(sowieso lijkt een oneven-machtswortel me een welgedefinierd eenduidige functie
\(\rr\rightarrow\rr\)
), en dan idem voor
\((-32)^{3/5}=-8\)
.

Re: Logaritme met negatief grondtal

door kee » do 27 okt 2011, 02:43

Zo raar is de voorwaarde op x niet. Het idee van het schrijven van een rationaal getal als 'ontbinding in priemfactoren' waarbij de exponenten gehele getallen zijn, dus ook negatieve waarden kunnen aannemen, is de opstap tot p-adische getallen. Hier moet de 'exponent van 2' dus een natuurlijk getal zijn (0,1,2...). Rigoureuser spreekt men van de 2-orde (of 2-adische orde). De voorwaarde op het rationaal getal x kan dus mooi neergeschreven worden als
\(\text{ord}_2 x\geq 0\)
.

Re: Logaritme met negatief grondtal

door Bartjes » do 27 okt 2011, 02:21

Rogier schreef:Volgens mij maak jij dat er nu van, door a/b en 2a/2b als twee verschillende getallen te zien?

Ik definieer (-2)^x gewoon als eenduidige functie voor bepaalde rationale argumenten x (om eventuele ambiguïteit uit te sluiten kun je toevoegen dat je
\(x\in\qq\)
uitdrukt als a/b met ggd(a,b)=1).
Ik wil best geloven dat er ook voor negatieve grondtallen nog van alles mogelijk is, maar eerst moet je je al tot rationale exponenten bepalen en vervolgens ook nog de ggd erbij halen. De vraag is dan, loont dat de moeite? En dat hangt er maar net van af wat je van plan bent.

Re: Logaritme met negatief grondtal

door Rogier » do 27 okt 2011, 01:18

Dat betekent dan dat
\((-2)^{\frac{a}{b}}\)
bestaat, maar
\((-2)^{\frac{2a}{2b}}\)
niet. Eigenlijk definieer je dan niet
\( (-2)^x \)
maar
\((-2)^{\frac{a}{b}} \)
, oftewel een functie van twee argumenten.
Volgens mij maak jij dat er nu van, door a/b en 2a/2b als twee verschillende getallen te zien?

Ik definieer (-2)^x gewoon als eenduidige functie voor bepaalde rationale argumenten x (om eventuele ambiguïteit uit te sluiten kun je toevoegen dat je
\(x\in\qq\)
uitdrukt als a/b met ggd(a,b)=1).

Het lijkt mij een heldere welgedefinieerde functie die ook aansluit bij wat je "mag verwachten" of waarvan je intuïtief aanvoelt wat het moet zijn (voor mij wel althans, er lijkt me geen zinnig alternatief, en zeggen dat het niet bestaat vind ik als een raar gemis aanvoelen).

Is er iets mis met
\(\sqrt[3]{-8}=-2\)
? Dit is in essentie hetzelfde. De functie
\(f(x)=x^3\)
is sowieso een nette, triviale, continue functie
\(\rr\rightarrow\rr\)
, en bijectief dus inverteerbaar. Ik vind het dan juist gekunsteld overkomen als je zegt dat de inverse
\(g(x)=\sqrt[3]{x}\)
maar voor de helft bestaat. Idem voor andere oneven-machtswortels. En vanaf
\(x^{1/b}=\sqrt[b]{x}\)
naar
\(x^{a/b}=\sqrt[b]{x^a}\)
lijkt me een logisch gevolg. Waarbij a/b dus geen aparte argumenten zijn, het gaat nog steeds gewoon om
\(x^q\)
waarbij
\(q\in\qq\)
en waarbij het domein (een deelverzameling van
\(\qq\)
) zo groot mogelijk wordt genomen als redelijkerwijs kan.

Re: Logaritme met negatief grondtal

door Bartjes » wo 26 okt 2011, 23:44

Die bestaat alleen als b oneven is, negatieve getallen kun je alleen tot rationale machten verheffen met oneven noemer (als we de zaak reëel houden althans).


Dat betekent dan dat
\((-2)^{\frac{a}{b}}\)
bestaat, maar
\((-2)^{\frac{2a}{2b}}\)
niet. Eigenlijk definieer je dan niet
\( (-2)^x \)
maar
\((-2)^{\frac{a}{b}} \)
, oftewel een functie van twee argumenten. Door allerlei gevallen te onderscheiden, zal je je definitie waarschijnlijk wel kunnen doorzetten, maar erg elegant wordt het niet. Ik vermoed dat men er daarom maar liever niet aan begint.

Re: Logaritme met negatief grondtal

door Rogier » wo 26 okt 2011, 23:17

Bartjes schreef:Hoe definieer je onderstaande:


\( (-2)^{\frac{a}{b}} \)
(met b ;) 0)

voor gehele getallen a en b?
Die bestaat alleen als b oneven is, negatieve getallen kun je alleen tot rationale machten verheffen met oneven noemer (als we de zaak reëel houden althans).

En dan is het
\(2^{\frac{a}{b}}\)
als a even is, en
\(-(2^\frac{a}{b})\)
als a oneven is.

Grafiek van
\(f(x)=(-2)^x\)
:

Afbeelding

Het domain is dus
\(\left\{\frac{p}{q}\ |\ p\in\zz, q\in\zz^*\right\}\)
, in tegenstelling tot
\(\log_{-2}(x)\)
is deze functie niet continu.

Re: Logaritme met negatief grondtal

door mathfreak » wo 26 okt 2011, 20:59

@Rogier: Druk -2log x eens uit met behulp van natuurlijke logaritmen door uit te gaan van
\(^g\log x=\frac{\ln x}{\ln g}\)
. Wat is nu je conclusie met betrekking tot -2log x?

Re: Logaritme met negatief grondtal

door Bartjes » wo 26 okt 2011, 20:00

Misschien valt er te discussiëren over de vraag of een bepaalde definitie logisch sluitend is? Mij lijkt het vrij voor de hand liggend wat
\(\log_{-2}(x)\)
is (conform bovenstaande gewoon een nette, welgedefinieerde, continue functie) maar vanwege het ietwat vreemde domein zijn daar misschien twijfels over? Aan de andere kant, geldt dat niet ook voor een functie als bijvoorbeeld tan(x), waar doorgaans toch geen discussie over bestaat?
Hoe definieer je onderstaande:


\( (-2)^{\frac{a}{b}} \)
(met b ;) 0)

voor gehele getallen a en b?

Re: Logaritme met negatief grondtal

door Rogier » wo 26 okt 2011, 19:28

Daarom heeft het ook geen zin te discussiëren over de vraag of iets in de wiskunde wel of niet gedefinieerd is, behalve in die gevallen waarin geen logisch sluitende definitie mogelijk is.
Misschien valt er te discussiëren over de vraag of een bepaalde definitie logisch sluitend is? Mij lijkt het vrij voor de hand liggend wat
\(\log_{-2}(x)\)
is (conform bovenstaande gewoon een nette, welgedefinieerde, continue functie) maar vanwege het ietwat vreemde domein zijn daar misschien twijfels over? Aan de andere kant, geldt dat niet ook voor een functie als bijvoorbeeld tan(x), waar doorgaans toch geen discussie over bestaat?

Re: Logaritme met negatief grondtal

door Bartjes » wo 26 okt 2011, 18:50

Wat al dan niet gedefinieerd is hangt ten dele van de auteur af die je raadpleegt. Er is in de wiskunde een zekere speelruimte om zaken te definiëren hoe je dat zelf leuk vindt, zolang het maar logisch sluitende definities zijn. Daarom heeft het ook geen zin te discussiëren over de vraag of iets in de wiskunde wel of niet gedefinieerd is, behalve in die gevallen waarin geen logisch sluitende definitie mogelijk is.

Re: Logaritme met negatief grondtal

door Safe » wo 26 okt 2011, 14:57

Laat nu anderen maar eerst reageren ...

Re: Logaritme met negatief grondtal

door Rogier » wo 26 okt 2011, 14:30

Safe schreef:Denk je de grafiek te kunnen tekenen van:
\(f(x)=\log_{-2}(x)\)
Is dit een continue functie?
Ja, en ja:

Afbeelding

Het domein van deze functie is
\(\left\{-(2^{p/q})\ |\ p,q\in\zz^*\right\} \cup \left\{2^{(p+1)/q}\ |\ p,q\in\zz^*\right\}\)
waarbij
\(\zz^* = \{2n+1\ |\ n\in\zz\}\)
, de verzameling der oneven getallen.

Dit domein ligt dicht in
\(\rr\)
, vandaar dat de grafiek eruit ziet als een doorlopende lijn, maar er zitten infinitesimaal kleine onderbrekinkjes tussen. De functie is wel continu.

Re: Logaritme met negatief grondtal

door Safe » wo 26 okt 2011, 13:02

Denk je de grafiek te kunnen tekenen van:
\(f(x)=\log_{-2}(x)\)
Is dit een continue functie?

Re: Logaritme met negatief grondtal

door Rogier » wo 26 okt 2011, 12:51

De log voor pos reële getallen is alleen gedefinieerd voor positieve grondtallen (waarom niet voor 1?)
Ik begrijp waarom niet voor 1, maar zoals al is opgemerkt zijn logaritmen en exponentiële functies elkaars inverse:
\(\log_a(b)=c \Leftrightarrow a^c=b\)
Dus waarom zou bijvoorbeeld
\(\log_{-2}(4)\)
of
\(\log_{-2}(-8)\)
niet gedefinieerd zijn? (met respectievelijk uitkomsten 2 en 3)

Let wel, ik houd het nog even bij reële situaties, geen complexe of imaginaire toestanden.