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Demuestra las reglas del logaritmo de Napier

Pregunta:

El logaritmo de Napier puede definirse del siguiente modo:

$$Nap.log~x = 10^7 \ln \frac{10^7}{x}$$

Demuestra las siguientes reglas:

a) $$Nap.log~xy = Nap.log~x + Nap.log~y - Nap.log~1$$

b) $$Nap.log~\frac{x}{y} = Nap.log~x - Nap.log~y + Nap.log~1$$

c) $$Nap.log~x^a = a \cdot Nap.log~x + (1-a) Nap.log~1$$

Intento de respuesta:

El planteamiento básico consiste en utilizar la definición de logaritmo de Napier para convertirlo a logaritmo natural, reordenarlos y demostrar que los resultados pueden convertirse de nuevo a logaritmo de Napier para cumplir las reglas que hay que demostrar.

a)

$$Nap.log~xy = 10^7 \ln \frac{10^7}{xy} = 10^7 \ln \frac{10^7}{x} + 10^7 \ln \frac{10^7}{y} - 10^7 \ln 10^7$$ $$ = Nap.log~x + Nap.log~y - Nap.log~1$$

b) Para esta ley, me limitaré a utilizar el truco de que x dividido por y es lo mismo que multiplicar x por el recíproco de y:

$$Nap.log~\frac{x}{y} = Nap.log~(x \cdot \frac{1}{y}) = Nap.log~x + Nap.log~\frac{1}{y} =$$ $$ Nap.log~x - Nap.log~y + Nap.log~1$$

c) Esta es un poco complicada para mí. Puedo decir que debe implicar usar el logaritmo estándar para el exponente y moverlo hacia abajo como factor, pero no tengo del todo claro cómo aplicarlo. Esto es lo que tengo hasta ahora:

$$Nap.log~a^x = 10^7 ln \frac{10^7}{x^a} = 10^7 \ln 10^7 - 10^7 \ln x^a = 10^7 \ln 10^7 - a \cdot 10^7 \ln x $$

...pero esto no parece funcionar fácilmente. ¿Cómo concluyo esta última parte de la pregunta?

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mathlove Puntos 57124

Para c), añadiendo $$10^7a\ln 10^7-10^7a\ln 10^7\ (=0)$$ funciona.

$$\begin{align}Nap.log~x^a&=10^7\ln\frac{10^7}{x^a} \\\\&=10^7\ln 10^7-10^7a\ln x \\\\&=10^7\ln 10^7-10^7a\ln x+10^7a\ln 10^7-10^7a\ln 10^7 \\\\&=(10^7a\ln 10^7-10^7a\ln x)+(10^7\ln 10^7-10^7a\ln 10^7) \\\\&=10^7a\ln\frac{10^7}{x}+(1-a)10^7\ln 10^7 \\\\&=a \cdot Nap.log~x + (1-a) Nap.log~1\end{align}$$

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