תחום הגדרה של פונקציה לוגריתמית

הסבר מלא, דוגמאות פתורות ותרגול.

📖 תחום הגדרה של פונקציה לוגריתמית

תחום הגדרה

דף 7: תחום הגדרה של פונקציה לוגריתמית

⭐ הכלל המרכזי

הביטוי בתוך הלוגריתם חייב להיות חיובי ממש!

\(\log(\text{ביטוי})\) → דורשים: \(\text{ביטוי} > 0\)

💡 למה?

הלוגריתם שואל: "לאיזו חזקה צריך להעלות את הבסיס כדי לקבל את המספר?"

בסיס חיובי בכל חזקה נותן רק מספר חיובי!

לכן אין לוגריתם מ-0 או ממספר שלילי.

⚠️ שימו לב להבדל:

שורש: ≥ 0 (כולל אפס)

לוגריתם: > 0 (לא כולל אפס!)

📐 דוגמאות בסיסיות

דוגמה 1: \(f(x) = \log(x)\)

תנאי: \(x > 0\)

תחום: \((0, \infty)\)

דוגמה 2: \(f(x) = \ln(x)\) (לוג טבעי)

תנאי: \(x > 0\)

תחום: \((0, \infty)\)

דוגמה 3: \(f(x) = \log(x - 3)\)

תנאי: \(x - 3 > 0\)\(x > 3\)

תחום: \((3, \infty)\)

דוגמה 4: \(f(x) = \ln(5 - x)\)

תנאי: \(5 - x > 0\)\(x < 5\)

תחום: \((-\infty, 5)\)

דוגמה 5: \(f(x) = \log(2x + 8)\)

תנאי: \(2x + 8 > 0\)\(x > -4\)

תחום: \((-4, \infty)\)

📈 ביטוי ריבועי בתוך הלוג

דוגמה 6: \(f(x) = \log(x^2 - 4)\)

תנאי: \(x^2 - 4 > 0\)

פירוק: \((x-2)(x+2) > 0\)

פרבולה עם a > 0 → חיובית "בחוץ"

תחום: \(x < -2\) או \(x > 2\)

דוגמה 7: \(f(x) = \ln(-x^2 + 6x - 5)\)

תנאי: \(-x^2 + 6x - 5 > 0\)

נכפיל ב-(-1): \(x^2 - 6x + 5 < 0\)

פירוק: \((x-1)(x-5) < 0\)

פרבולה עם a > 0 → שלילית "בפנים"

תחום: \(1 < x < 5\)

דוגמה 8: \(f(x) = \log(x^2 + 1)\)

תנאי: \(x^2 + 1 > 0\)

בדיקה: \(x^2 + 1 \geq 1 > 0\) תמיד!

תחום: ℝ (כל המספרים)

🔮 שילוב לוגריתם עם שורש

דוגמה 9: \(f(x) = \sqrt{\ln(x)}\)

תנאי 1 (ln מוגדר): \(x > 0\)

תנאי 2 (שורש): \(\ln(x) \geq 0\)\(x \geq 1\)

חיתוך: \(x > 0\) וגם \(x \geq 1\)

תחום: \(x \geq 1\)

דוגמה 10: \(f(x) = \sqrt{1 - \ln(x)}\)

תנאי 1 (ln מוגדר): \(x > 0\)

תנאי 2 (שורש): \(1 - \ln(x) \geq 0\)

\(\ln(x) \leq 1\)\(x \leq e\)

חיתוך: \(x > 0\) וגם \(x \leq e\)

תחום: \(0 < x \leq e\)

דוגמה 11: \(f(x) = \ln(\sqrt{x} - 1)\)

תנאי 1 (השורש): \(x \geq 0\)

תנאי 2 (הלוג): \(\sqrt{x} - 1 > 0\)

\(\sqrt{x} > 1\)\(x > 1\)

חיתוך: \(x \geq 0\) וגם \(x > 1\)

תחום: \(x > 1\)

🔴 שילוב לוגריתם עם רציונלית

דוגמה 12: \(f(x) = \frac{1}{\ln(x)}\)

תנאי 1 (ln מוגדר): \(x > 0\)

תנאי 2 (מכנה): \(\ln(x) \neq 0\)\(x \neq 1\)

תחום: \(x > 0\) ו-\(x \neq 1\)

דוגמה 13: \(f(x) = \ln\left(\frac{x}{x-2}\right)\)

תנאי: \(\frac{x}{x-2} > 0\)

השבר חיובי כשמונה ומכנה באותו סימן:

שניהם חיוביים: \(x > 0\) וגם \(x > 2\)\(x > 2\)

שניהם שליליים: \(x < 0\) וגם \(x < 2\)\(x < 0\)

תחום: \(x < 0\) או \(x > 2\)

דוגמה 14: \(f(x) = \frac{\ln(x)}{x - 3}\)

תנאי 1 (ln מוגדר): \(x > 0\)

תנאי 2 (מכנה): \(x \neq 3\)

תחום: \(x > 0\) ו-\(x \neq 3\)

🔷 שילובים מורכבים

דוגמה 15: \(f(x) = \frac{1}{\sqrt{\ln(x)}}\)

תנאי 1 (ln מוגדר): \(x > 0\)

תנאי 2 (שורש במכנה): \(\ln(x) > 0\)\(x > 1\)

תחום: \(x > 1\)

דוגמה 16: \(f(x) = \ln(x) + \ln(4-x)\)

תנאי 1: \(x > 0\)

תנאי 2: \(4 - x > 0\)\(x < 4\)

חיתוך: \(x > 0\) וגם \(x < 4\)

תחום: \(0 < x < 4\)

דוגמה 17: \(f(x) = \sqrt{x-1} + \ln(3-x)\)

תנאי שורש: \(x \geq 1\)

תנאי לוג: \(3 - x > 0\)\(x < 3\)

חיתוך: \(x \geq 1\) וגם \(x < 3\)

תחום: \(1 \leq x < 3\) או \([1, 3)\)

📝 סיכום

פונקציה לוגריתמית: בתוך הלוג חייב להיות > 0

שימו לב: לא ≥ 0 אלא > 0 (אפס לא נכלל!)

כשיש שילוב - מוצאים חיתוך של כל התנאים

ln(x) ≥ 0 ↔ x ≥ 1 | ln(x) ≤ 0 ↔ 0 < x ≤ 1

דוגמאות פתורות

דוגמה 1

📊 לוגריתם בסיסי:

מהו התחום של \(f(x) = \log(x)\)?

הצג פתרון
א \((0, \infty)\) - רק מספרים חיוביים! ✓ נכונה
ב \([0, \infty)\)
ג \(\mathbb{R}\)
ד \(\mathbb{R} \setminus \{0\}\)
📊 לוגריתם בסיסי

הפונקציה:

\(f(x) = \log(x)\)

⚠️ כלל הזהב:

לוגריתם מוגדר רק למספרים חיוביים!

תנאי:
\(x > 0\)

(לא ≥ 0, אלא > 0 ממש!)

תחום: \((0, \infty)\)

⚠️ למה לא 0?

\(\log(0)\) אינו מוגדר!

\(\log(x)\) שואל: "באיזו חזקה צריך להעלות 10 כדי לקבל x?"

אין חזקה ש-\(10^? = 0\)

אז 0 אסור! ✗

למה לא שליליים?

\(\log(-5)\) אינו מוגדר!

\(10^?\) תמיד חיובי!

אין חזקה ש-\(10^? = -5\)

אז שליליים אסורים! ✗

0אסורמותר
בדיקה:

\(x = -1\): \(\log(-1)\)
\(x = 0\): \(\log(0)\)
\(x = 0.001\): \(\log(0.001) = -3\)
\(x = 1\): \(\log(1) = 0\)
\(x = 100\): \(\log(100) = 2\)
דוגמה 2

📐 לוגריתם עם ביטוי:

מהו התחום של \(f(x) = \log(x-3)\)?

הצג פתרון
א \((3, \infty)\) ✓ נכונה
ב \([3, \infty)\)
ג \(\mathbb{R} \setminus \{3\}\)
ד \((0, \infty)\)
📐 לוגריתם עם ביטוי

הפונקציה:

\(f(x) = \log(x-3)\)

פתרון:

תנאי:
הביטוי בתוך הלוג > 0

\(x - 3 > 0\)

\(x > 3\)

תחום: \((3, \infty)\)

⚠️ קשת פתוחה!

\(x = 3\) עצמו אסור!

כי אז: \(\log(0)\)

רק \(x > 3\) מותר

3אסורמותר
בדיקה:

\(x = 2\): \(\log(-1)\)
\(x = 3\): \(\log(0)\)
\(x = 3.1\): \(\log(0.1)\)
\(x = 4\): \(\log(1) = 0\)
\(x = 13\): \(\log(10) = 1\)

הכלל:

\(\log(x-a)\)

תחום: \((a, \infty)\)

הכל שמעל a (לא כולל!)
דוגמה 3

📊÷ לוג מרציונלית:

מהו התחום של \(f(x) = \log\left(\frac{x+2}{x-1}\right)\)?

הצג פתרון
א \((-\infty, -2] \cup (1, \infty)\) - השבר חייב חיובי! ✓ נכונה
ב \(\mathbb{R} \setminus \{-2, 1\}\)
ג \((1, \infty)\)
ד \((-2, 1)\)
📊÷ לוג מרציונלית

הפונקציה:

\(f(x) = \log\left(\frac{x+2}{x-1}\right)\)

פתרון:

תנאי:
השבר > 0

\(\frac{x+2}{x-1} > 0\)

טבלת סימנים:
שורשים: \(x = -2\) (מונה), \(x = 1\) (מכנה)

קטעמונהמכנהשבר
\(x < -2\)--+ ✓
\(-2 < x < 1\)+-- ✗
\(x > 1\)+++ ✓

תחום:
\((-\infty, -2] \cup (1, \infty)\)

⚠️ שים לב:

\(x = -2\) מותר! (שבר = 0/(-3) = 0)
\(\log(0)\) ✗ אבל רגע...

טעות! \(\log(0)\) לא מוגדר!

אז \(x = -2\) אסור בכל זאת!

התחום הנכון:
\((-\infty, -2) \cup (1, \infty)\)

תיקון חשוב:

בלוגריתם: צריך > 0

לא ≥ 0!

אז גם המונה = 0 אסור!

תרגול עכשיו

צרו שאלה חדשה אקראית ובדקו את עצמכם.

לחצו על הכפתור כדי לקבל שאלה חדשה.