
Логарифмом числа b по основанию a называют показатель степени с основанием a, равной b. То есть, попросту говоря, логарифм — это степень, в которую нужно возвести a для получения b. Условия: основание a больше нуля и не равно единице, а также показатель b больше нуля.
Основание:
Значение:
Логарифм — это ответ на вопрос: «В какую степень нужно возвести основание, чтобы получить данное число?» Нагляднее всего понять это с помощью графического решения уравнений. Начертим график $y=3^{x}$ и с его помощью решим уравнения:

|
$3^{x}=3$ $3^{x}=3^{1}$ x = 1 |
$3^{x}=9$ $3^{x}=3^{2}$ x = 2 |
Отлично! А теперь решим уравнение $3^{x}=5$.
И в этом случае невозможно назвать точное значение, то есть мы понимаем, что корень больше одного и меньше двух, но более точных данных нет.

Вот такой корень и задается с помощью логарифма, а именно $x=\log_3{5}$ (читается как «логарифм пяти по основанию три» или «логарифм по основанию три от пяти»).
Мы определили смысл — теперь перейдем к общему определению логарифма.
Визуальная схема связи степени и логарифма
| Запись в виде степени | Запись через логарифм | Смысл |
|---|---|---|
| $2^3 = 8$ | $\log_2 8 = 3$ | 2 в степени 3 равно 8 |
| $10^2 = 100$ | $\log_{10} 100 = 2$ | 10 в степени 2 равно 100 |
| $5^1 = 5$ | $\log_5 5 = 1$ | Любое число в степени 1 равно себе |
| $3^0 = 1$ | $\log_3 1 = 0$ | Любое основание в степени 0 равно 1 |
Ограничения на основание и аргумент логарифма: основание a должно быть больше нуля и не равно единице ($a > 0$, $a \neq 1$); аргумент b должен быть строго больше нуля ($b > 0$). Логарифм от нуля и от отрицательных чисел не существует — это фундаментальное ограничение, которое напрямую влияет на область допустимых значений в уравнениях и неравенствах.
| Вид | Обозначение | Основание | Где встречается |
|---|---|---|---|
| Десятичный | $\lg x$ или $\log x$ | 10 | Школьная математика, физика, химия |
| Натуральный | $\ln x$ | $e \approx 2{,}71828\ldots$ | Математический анализ, физика, финансы |
| Двоичный | $\log_2 x$ | 2 | Информатика, программирование, теория информации |
| С произвольным основанием | $\log_a x$ | a (любое допустимое) | Алгебра, ЕГЭ, технические задачи |
Логарифм по основанию 10 называется десятичным логарифмом и обозначается как $\lg$. В российских учебниках обозначается lg, в некоторых международных источниках просто log без указания основания. Удобен тем, что количество цифр числа N (для целых чисел) равно $\lfloor \lg N \rfloor + 1$. Например: $\lg 100 = 2$, $\lg 1000 = 3$. Пример: $\lg{0{,}1}$.
Логарифм по основанию e называется натуральным логарифмом и обозначается как $\ln$. Число Эйлера $e \approx 2{,}71828\ldots$ — иррациональная математическая константа, которая возникает естественным образом при описании процессов непрерывного роста: начисление сложных процентов, радиоактивный распад, рост популяций. В математическом анализе $\ln x$ обладает исключительным свойством: производная $\ln x$ равна $1/x$ — именно поэтому натуральный логарифм является «любимым» основанием в высшей математике. Пример натурального логарифма: $\ln{e^{5}}$. На экзаменационных калькуляторах кнопка ln считает натуральный логарифм.
Двоичный логарифм отвечает на вопрос: «Сколько бит нужно для кодирования N состояний?» Если $N = 8$ вариантов → $\log_2 8 = 3$ бита. В информатике двоичный логарифм описывает сложность алгоритма бинарного поиска: для массива из N элементов потребуется не более $\log_2 N$ шагов сравнения.
В задачах ЕГЭ и школьного курса алгебры встречаются логарифмы с основаниями 2, 3, 5, 7 и другими. Ключевое условие: основание $a > 0$ и $a \neq 1$. Почему нельзя $a = 1$? Потому что 1 в любой степени равно 1 — уравнение $1^c = b$ не имеет решения ни при каком $b \neq 1$, а при $b = 1$ имеет бесконечно много решений. Почему нельзя $a \leq 0$? Возведение отрицательного числа в дробную степень приводит к комплексным числам — это выходит за рамки действительной алгебры.
Логарифмы — это математические функции, которые являются обратными к операциям возведения в степень. Все преобразования логарифмических выражений строятся на базовых свойствах. Зная их наизусть, вы сможете решать 95% задач школьного курса.
| № | Свойство | Формула | Условие |
|---|---|---|---|
| 1 | Основное логарифмическое тождество | $a^{\log_a b} = b$ | $a > 0$, $a \neq 1$, $b > 0$ |
| 2 | Логарифм единицы | $\log_a 1 = 0$ | — |
| 3 | Логарифм основания | $\log_a a = 1$ | — |
| 4 | Логарифм произведения | $\log_a(M \cdot N) = \log_a M + \log_a N$ | $M > 0$, $N > 0$ |
| 5 | Логарифм частного | $\log_a(M / N) = \log_a M - \log_a N$ | $M > 0$, $N > 0$ |
| 6 | Логарифм обратного числа | $\log_a (1/c) = -\log_a c$ | $c > 0$ |
| 7 | Логарифм степени | $\log_a(M^p) = p \cdot \log_a M$ | $M > 0$, $p \in \mathbb{R}$ |
| 8 | Логарифм корня | $\log_a(\sqrt[n]{M}) = \dfrac{1}{n} \cdot \log_a M$ | $M > 0$, $n \in \mathbb{N}$ |
| 9 | Степень в основании логарифма | $\log_{a^k} b = \dfrac{1}{k} \log_a b$ | $a > 0$, $a \neq 1$, $k \neq 0$ |
| 10 | Переход к новому основанию | $\log_a b = \dfrac{\log_c b}{\log_c a}$ | $c > 0$, $c \neq 1$ |
| 11 | Перестановка основания и аргумента | $\log_a b = \dfrac{1}{\log_b a}$ | $b > 0$, $b \neq 1$ |
Доказательство: Пусть $\log_a b = t$, тогда по определению логарифма $a^t = b$. Подставляя $t$ обратно, получаем $a^{\log_a b} = b$. Тождество доказано.
Примеры применения основного логарифмического тождества:
Применение в задачах: тождество используется для упрощения выражений, где степень с логарифмическим показателем нужно «свернуть» в одно число. Это типовой приём в задачах ЕГЭ профильного уровня.
Рассмотрим пример, как решить логарифм: $\log_7{49}=?$
Задаем вопрос: в какую степень нужно возвести 7, чтобы получить 49?
Ответ: во вторую степень. Значит, $\log_7{49}=2$.
Универсальный алгоритм решения любых задач с логарифмами состоит из пяти шагов. Пропуск любого из них — источник типичных ошибок.
Разбор на примере: Решить уравнение $\log_3(2x - 1) = 2$
Ответ: $x = 5$.
Найдите значение выражения $\log_a{\dfrac{a^5}{b^2}}$, если $\log_b{a}=0{,}2$.
Если видите частное в показателе логарифма, то распишите по свойству логарифма частного: $\log_a{\dfrac{a^5}{b^2}}=\log_a{a^5}-\log_a{b^2}$.
Решение
У каждого логарифма в показателе стоит степень, значит, поможет свойство логарифма степени:
$\log_a{\dfrac{a^5}{b^2}}=\log_a{a^5}-\log_a{b^2}=5\log_a{a}-2\log_a{b}$.
Первый логарифм можно вычислить по определению. И обратите внимание на второй логарифм: у него в основании стоит а, а в условии задачи дан логарифм с основанием b, значит, нужно а как-то заменить на b. Возможно ли это? Конечно, свойство перестановки основания и аргумента в помощь!
$\log_a{\dfrac{a^5}{b^2}}=5\log_a{a}-2\log_a{b}=5-2\cdot \dfrac{1}{\log_b{a}}$.
Подставьте числовое значение из условия, и все готово:
$\log_a{\dfrac{a^5}{b^2}}=5-2\cdot\dfrac{1}{0{,}2}=5-2\cdot5=5-10=-5$.
Вычислите: $\dfrac{\log_8{81}}{\log_8{3}}$.
Получился ответ 27? Если да, то поздравляю: вы попались на удочку самых популярных ошибок! Какое бы задание вам ни встретилось, действия с логарифмами нужно производить только по определениям и правилам. В примере вы видите деление двух логарифмов. А есть ли какая-то формула, в которой записано деление двух логарифмов?
Конечно, это формула перехода к новому основанию. Применим ее к этому случаю и вычислим логарифм по определению, задав вопрос: в какую степень нужно возвести основание, чтобы получился показатель?
$\dfrac{\log_8{81}}{\log_8{3}}=\log_3{81}=4$.
И получается ответ 4, а не 27.
Логарифмическая функция $y = \log_a x$ является обратной показательной функции $y = a^x$. Их графики симметричны относительно прямой $y = x$.
При $a > 1$ функция возрастает. Проходит через точку $(1; 0)$. При $x \to 0^+$ уходит в $-\infty$. Вертикальная асимптота: $x = 0$.
При $0 < a < 1$ функция убывает. Проходит через точку $(1; 0)$. При $x \to 0^+$ уходит в $+\infty$. Вертикальная асимптота: $x = 0$.
| Характеристика | При $a > 1$ | При $0 < a < 1$ |
|---|---|---|
| Область определения (ООФ) | $(0; +\infty)$ | $(0; +\infty)$ |
| Область значений (ОЗФ) | $(-\infty; +\infty)$ | $(-\infty; +\infty)$ |
| Монотонность | Возрастает | Убывает |
| Вертикальная асимптота | $x = 0$ (ось ординат) | $x = 0$ (ось ординат) |
| Пересечение с осью абсцисс | $x = 1$ (точка $(1; 0)$) | $x = 1$ (точка $(1; 0)$) |
| Знак функции при $x > 1$ | Положительный | Отрицательный |
| Знак функции при $0 < x < 1$ | Отрицательный | Положительный |
Ключевые точки для построения графика: $(1; 0)$, $(a; 1)$, $(1/a; -1)$. Этих трёх точек достаточно для эскизного построения.
Задача 1: Вычислить $\log_3 81$
Решение: $81 = 3^4 \to \log_3 81 = \log_3(3^4) = 4 \cdot \log_3 3 = 4 \cdot 1 = $ 4
Задача 2: Вычислить $\lg 1000$
Решение: $1000 = 10^3 \to \lg 1000 = 3$. Ответ: 3
Задача 3: Вычислить $\ln e^2$
Решение: По свойству логарифма степени: $\ln e^2 = 2 \cdot \ln e = 2 \cdot 1 = $ 2
Задача 4: Вычислить $\log_2 12 - \log_2 3$
Решение: По свойству логарифма частного: $\log_2 12 - \log_2 3 = \log_2(12/3) = \log_2 4 = \log_2(2^2) = 2$. Ответ: 2
Задача 5: Вычислить $\lg 4 + \lg 25$
Решение: $\lg 4 + \lg 25 = \lg(4 \cdot 25) = \lg 100 = \lg 10^2 = 2$. Ответ: 2
Задача 6: Упростить $\log_5 \sqrt{125}$
Решение: $125 = 5^3$; $\sqrt{125} = 5^{3/2}$. Тогда $\log_5(5^{3/2}) = 3/2$. Ответ: 1,5
Задача 7: Решить $\log_2(x + 1) = 3$
Шаг 1 — Ограничения: $x + 1 > 0 \to x > -1$
Шаг 2 — Потенцирование (переход от логарифмического уравнения к показательному): $x + 1 = 2^3 = 8$
Шаг 3 — Решение: $x = 7$
Шаг 4 — Проверка ограничений: $7 > -1$ ✓
Ответ: $x = 7$
Задача 8: Решить $\log_5(x^2) = 4$
Шаг 1 — Ограничения: $x^2 > 0 \to x \neq 0$
Шаг 2 — Потенцирование: $x^2 = 5^4 = 625$
Шаг 3 — Решение: $x = \pm 25$
Шаг 4 — Проверка ограничений: $x = 25 \neq 0$ ✓; $x = -25 \neq 0$ ✓
Ответ: $x = \pm 25$
Задача 9: Решить $\log_2 x > 3$
Ответ: $x \in (8; +\infty)$
Задача 10: Решить $\log_{0{,}5} x \leq -2$
Ответ: $x \in [4; +\infty)$
| Правило смены знака в логарифмических неравенствах |
|---|
| Если основание $a > 1$: при потенцировании знак неравенства НЕ меняется |
| Если основание $0 < a < 1$: при потенцировании знак неравенства МЕНЯЕТСЯ на противоположный |
Задача ЕГЭ 1: Решить уравнение $\log_2(x^2 - 5x + 4) = 3$
Ограничения: $x^2 - 5x + 4 > 0 \to (x-1)(x-4) > 0 \to x < 1$ или $x > 4$
Потенцирование: $x^2 - 5x + 4 = 2^3 = 8$
Решение квадратного уравнения: $x^2 - 5x - 4 = 0 \to D = 25 + 16 = 41 \to x = \dfrac{5 \pm \sqrt{41}}{2}$
$x_1 = \dfrac{5 + \sqrt{41}}{2} \approx 5{,}7 > 4$ ✓ | $x_2 = \dfrac{5 - \sqrt{41}}{2} \approx -0{,}7 < 1$ ✓
Ответ: $x = \dfrac{5 \pm \sqrt{41}}{2}$
Типичная ошибка: не проверить ограничения до подстановки — оба корня могут не входить в ОДЗ.
Задача ЕГЭ 2 (с заменой переменной): Решить уравнение $(\lg x)^2 - 3 \cdot \lg x + 2 = 0$
Замена переменной: $t = \lg x$, уравнение принимает вид $t^2 - 3t + 2 = 0$
Решение: $(t - 1)(t - 2) = 0 \to t = 1$ или $t = 2$
Обратная замена:
Ограничения: $x > 0$; $x = 10 > 0$ ✓, $x = 100 > 0$ ✓
Ответ: $x = 10$, $x = 100$
| Ошибка | Почему возникает | Как исправить |
|---|---|---|
| $\log(a + b) = \log a + \log b$ | Механическое перенесение правила умножения на сложение | Правило суммы применяется только для логарифма произведения: $\log(a \cdot b) = \log a + \log b$ |
| Логарифм отрицательного числа или нуля | Не проверяется ОДЗ до начала решения | Всегда первым шагом выписывайте ограничения: аргумент $> 0$ |
| Не меняется знак неравенства при основании $0 < a < 1$ | Забыто, что при убывающей функции знак неравенства переворачивается | Проверяйте основание перед потенцированием неравенства |
| $\log_a(x^2) = 2 \cdot \log_a x$ при любом $x$ | Свойство $\log(x^n) = n \cdot \log(x)$ применяется без учёта знака $x$ | Это тождество верно только при $x > 0$. При $x \neq 0$: $\log_a(x^2) = 2 \cdot \log_a |x|$ |
| После замены переменной забыта обратная замена | Решение остаётся в терминах $t$, а не $x$ | Всегда завершайте обратной заменой и проверкой ограничений для $x$ |
| Неверный перенос основания: $\log_a b = \log_b a$ | Путаница в формуле перехода к новому основанию | Точная формула: $\log_a b = \dfrac{1}{\log_b a}$ — основания меняются местами, берётся обратная величина |
| Неполно выписаны ограничения в задачах с двумя логарифмами | Ограничения выписываются только для одного логарифма | В системе ограничений должны быть неравенства для каждого аргумента логарифма в уравнении/неравенстве |
Логарифмы широко используются в финансовых расчетах для определения сложных процентов и анализа инвестиционных рисков. Они также играют ключевую роль в науке и инженерии, например, в уравнениях, описывающих экспоненциальный рост или распад. Кроме того, логарифмическая шкала применяется в различных областях, таких как измерение громкости (децибелы) и шкала Рихтера для определения силы землетрясений.
Шкала децибел (уровень звука): $L = 10 \cdot \lg(I / I_0)$, где $I$ — интенсивность звука, $I_0 = 10^{-12}$ Вт/м² — пороговая интенсивность. Шум в 10 дБ → $I = 10 \cdot I_0$; шум в 20 дБ → $I = 100 \cdot I_0$. Логарифмическая шкала позволяет «сжать» диапазон от 1 до $10^{12}$ в диапазон от 0 до 120 дБ.
pH кислотности: $\text{pH} = -\lg[\text{H}^+]$, где $[\text{H}^+]$ — молярная концентрация ионов водорода. При $\text{pH} = 7$ (нейтральная среда): $[\text{H}^+] = 10^{-7}$ моль/л. Каждая единица pH — это изменение концентрации в 10 раз.
Сложность алгоритма бинарного поиска: $O(\log_2 N)$ — для массива из $N$ элементов. Для $N = 1\,000\,000$ потребуется не более $\log_2(1\,000\,000) \approx 20$ сравнений. Без логарифма объяснить этот эффект невозможно.
Количество бит для кодирования $N$ символов: $k = \lceil \log_2 N \rceil$. Для ASCII (256 символов): $\lceil \log_2 256 \rceil = 8$ бит.
Рост популяции: $N(t) = N_0 \cdot e^{kt}$ — логарифм позволяет определить время удвоения: $t_2 = \ln(2) / k \approx 0{,}693 / k$. Эта же формула описывает распространение вирусных инфекций на начальной фазе эпидемии.
Фармакокинетика: время выведения препарата из организма рассчитывается через натуральный логарифм концентрации вещества.
Существует логарифмическая спираль, которая задается по формуле: $\theta =\dfrac{1}{b}\ln\dfrac{r}{a}$.
Логарифмическая спираль — это кривая, которая при повороте на любой угол пропорционально увеличивает своё расстояние от центра. Формально в полярных координатах: $r = a \cdot e^{b\theta}$, то есть угол и расстояние связаны через экспоненту — а значит, логарифм позволяет эту связь «распутать»: $\theta = \dfrac{1}{b} \cdot \ln\dfrac{r}{a}$.
Эту форму можно увидеть повсюду в природе: раковина наутилуса сохраняет форму при росте именно благодаря логарифмической спирали. Рога горных козлов и баранов закручены по той же кривой. Спиральные рукава галактик, включая Млечный Путь, аппроксимируются логарифмической спиралью. Наконец, траектория урагана при закручивании к центру описывается близкой к логарифмической формой. Природа «выбрала» эту кривую потому, что она обеспечивает самоподобный рост — структура сохраняет форму при изменении масштаба.

Время удвоения капитала при доходности $r$: $t = \dfrac{\ln 2}{\ln(1 + r)} \approx \dfrac{70}{r \cdot 100}$ — знаменитое «правило 70». При доходности 7% годовых капитал удваивается примерно за 10 лет.
Непрерывное начисление процентов: $A = P \cdot e^{rt}$, где $e$ — число Эйлера. Именно из этой формулы исторически возникло понятие натурального логарифма.
Как видите, логарифмы имеют большое значение для нашей жизни — не только для баллов на ЕГЭ!
log (или lg в российской нотации) — это десятичный логарифм с основанием 10. ln — натуральный логарифм с основанием $e \approx 2{,}71828$. В школьных учебниках России log без индекса = lg = $\log_{10}$. В высшей математике и физике log без индекса часто означает ln — уточняйте по контексту.
Нет. $\log_a 0$ не существует ни при каком допустимом основании. По определению $\log_a 0 = c$ означало бы $a^c = 0$, но ни одна степень положительного числа не даёт ноль. При $x \to 0^+$ значение $\log_a x \to -\infty$ (для $a > 1$).
Да. Логарифм отрицательный, когда аргумент строго между 0 и 1 (при основании $a > 1$). Например: $\log_2(0{,}5) = \log_2(2^{-1}) = -1$. Сам аргумент при этом обязан быть положительным — логарифм отрицательного числа не существует.
По формуле перехода к новому основанию: $\ln x = \dfrac{\lg x}{\lg e} \approx \dfrac{\lg x}{0{,}4343}$. И обратно: $\lg x = \dfrac{\ln x}{\ln 10} \approx \dfrac{\ln x}{2{,}3026}$. Или коротко: $\lg x = \ln x \cdot \log_{10} e \approx 0{,}4343 \cdot \ln x$.
Число $e$ — это предел $\left(1 + \dfrac{1}{n}\right)^n$ при $n \to \infty$. Оно возникает естественно при описании непрерывного роста. Натуральный логарифм — единственная функция вида log, производная которой равна $1/x$ (при $x > 0$). Именно поэтому $\ln x$ — «любимое» основание в математическом анализе: интегрирование и дифференцирование с ним наиболее просто.
Это означает, что аргумент логарифма нарушает ОДЗ: он равен нулю, отрицательный, или основание логарифма равно 1 или не является положительным числом. В задаче это сигнал: данное значение переменной нужно исключить из ответа.
Найдите ближайшие «точные» степени основания, между которыми находится аргумент. Пример: оценить $\log_3 20$. Так как $3^2 = 9$ и $3^3 = 27$, то $2 < \log_3 20 < 3$. Более точно: 20 ближе к 27, чем к 9 → $\log_3 20 \approx 2{,}7$. Это навык, проверяемый в КИМ ЕГЭ 2026.
Потому что 1 в любой степени равно 1: $1^c = 1 \neq b$ (при $b \neq 1$). Уравнение не имеет решения. Если же $b = 1$, то уравнение $1^c = 1$ выполняется при любом $c$ — решение не единственно. В обоих случаях понятие «логарифм» теряет смысл.
Да, в высшей математике существует комплексный логарифм, но в рамках школьного курса (ЕГЭ, ОГЭ) все логарифмы — только действительные числа с положительными аргументами и допустимыми основаниями.
Решите задачи самостоятельно, затем нажмите «Показать решение»:
Решение: $64 = 4^3$, поэтому $\log_4 64 = 3$. Ответ: 3
Решение: $0{,}01 = 10^{-2}$, поэтому $\lg 0{,}01 = -2$. Ответ: −2
Решение: $\log_2 6 + \log_2(8/3) = \log_2(6 \cdot 8/3) = \log_2 16 = \log_2(2^4) = 4$. Ответ: 4
Ограничения: $x - 2 > 0 \to x > 2$
Потенцирование: $x - 2 = 9$
Решение: $x = 11 > 2$ ✓
Ответ: $x = 11$
Ограничения: $x > 0$
Основание $0{,}3 < 1$ → знак меняется: $x > (0{,}3)^{-1} = 10/3$
Ответ: $x > 10/3$, то есть $x \in (10/3; +\infty)$
Ограничения: $x > 0$
Замена: $t = \log_2 x$
Уравнение: $t^2 - 5t + 6 = 0 \to (t-2)(t-3) = 0 \to t = 2$ или $t = 3$
Обратная замена: $\log_2 x = 2 \to x = 4$; $\log_2 x = 3 \to x = 8$
Ответ: $x = 4$ и $x = 8$
$5^2 = 25$; $5^3 = 125$; $5^4 = 625$
Так как $125 < 130 < 625$, то $3 < \log_5 130 < 4$
Причём 130 очень близко к $125 = 5^3$, поэтому $\log_5 130 \approx 3{,}02$
Ответ: значение находится между 3 и 4, ближе к 3
Чтобы информация точно усвоилась, вспомните:
