Ableitung von log x: Basis 10 und Basis b, mit Beispielen
Die Ableitung von log₁₀ x ist 1/(x ln 10), die von log_b x ist 1/(x ln b). Mit Beweis über den Basiswechsel, Beispielen zur Kettenregel und einem Graphen.
Ableitungen von Exponential- und Logarithmusfunktionen Aktualisiert 2 Min. Lesezeit
Auf einen Blick
- Ableitung von log₁₀ x
- \dfrac{1}{x\ln 10} \approx \dfrac{0.4343}{x}
- Allgemeine Basis
- \dfrac{d}{dx}\log_b x = \dfrac{1}{x\ln b}
- Mit Kettenregel
- \dfrac{d}{dx}\log_b u = \dfrac{u'}{u\ln b}
- Basiswechsel
- \log_b x = \dfrac{\ln x}{\ln b}
- Definitionsbereich
- x > 0
Auf dieser Seite
Die Ableitung von \log_{10} x ist \dfrac{1}{x\ln 10}. Für einen Logarithmus mit beliebiger Basis b gilt:
Das ist die Ableitung von ln x, also \frac{1}{x}, geteilt durch die Konstante \ln b.
Welcher Logarithmus ist "log x"?
Die Schreibweise hängt vom Umfeld ab:
- Auf Taschenrechnern, in der Chemie und in den meisten Schulbüchern bedeutet \log x den Zehnerlogarithmus \log_{10} x (oft auch als lg x geschrieben).
- In vielen Analysisbüchern, in der höheren Mathematik und in den meisten Programmiersprachen bedeutet \log x dasselbe wie \ln x.
- In der Informatik meint \log x oft \log_2 x.
Wenn du unsicher bist, schau in die Lösungen: Steht dort \ln 10 im Ergebnis, ist die Basis 10 gemeint.
Beweis mit dem Basiswechsel
Mit der Formel für den Basiswechsel wird jeder Logarithmus zu einem natürlichen Logarithmus:
Da \frac{1}{\ln b} eine Konstante ist, liefert die Faktorregel
Für die Basis 10 ist \frac{1}{\ln 10} \approx 0.4343. Ein Zehnerlogarithmus wächst also mit etwa 43\% der Rate des natürlichen Logarithmus.
Graph von log₁₀ x und seiner Ableitung
Ableitungen für gängige Basen
| Funktion | Ableitung | Näherungsweise |
|---|---|---|
| \ln x | \frac{1}{x} | \frac{1}{x} |
| \log_{10} x | \frac{1}{x\ln 10} | \frac{0.4343}{x} |
| \log_2 x | \frac{1}{x\ln 2} | \frac{1.4427}{x} |
| \log_3 x | \frac{1}{x\ln 3} | \frac{0.9102}{x} |
Mit der Kettenregel und Beispiele
Beispiel 1. \frac{d}{dx}\log_{10}(x^2 + 1) = \frac{2x}{(x^2 + 1)\ln 10}.
Beispiel 2. \frac{d}{dx}\log_2(3x) = \frac{3}{3x\ln 2} = \frac{1}{x\ln 2}. Die 3 kürzt sich, genau wie bei der Ableitung von ln(2x).
Beispiel 3: Produktregel. Für f(x) = x\log_{10} x gilt
Beispiel 4: Dezibel. Der Schallpegel ist L = 10\log_{10}\frac{I}{I_0}. Dann gilt \frac{dL}{dI} = \frac{10}{I\ln 10}, jede zusätzliche Einheit Intensität fällt also umso weniger ins Gewicht, je größer I ist.
Umkehrfunktion von aˣ
\log_b x ist die Umkehrfunktion von b^x, dessen Ableitung b^x\ln b ist (siehe die Ableitung von 2ˣ und aˣ). Bei der einen steht \ln b im Zähler, bei der anderen im Nenner, genau wie es die Ableitung der Umkehrfunktion vorhersagt.
Typische Fehler
- Für die Basis 10 \frac{1}{x} schreiben. Das stimmt nur für den natürlichen Logarithmus.
- \log 10 statt \ln 10 schreiben. Der Faktor ist immer ein natürlicher Logarithmus. (\log_{10} 10 = 1, damit würde er fälschlich wegfallen.)
- \frac{\ln 10}{x} schreiben. Das \ln b gehört in den Nenner.
Mehr dazu findest du bei den Logarithmusfunktionen und in den Aufgaben zu Ableitungen von Exponential- und Logarithmusfunktionen.
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