对数运算的10个核心公式推论如下,结合了基本性质与换底公式,涵盖乘法、除法、幂运算等场景:
乘法法则 $\log_a(MN) = \log_a M + \log_a N$
证明:设 $a^x = M$,$a^y = N$,则 $a^{x+y} = MN$,取对数得 $\log_a(MN) = x+y = \log_a M + \log_a N$。
除法法则
$\log_a\left(\frac{M}{N}\right) = \log_a M - \log_a N$
证明:设 $a^x = M$,$a^y = N$,则 $\frac{M}{N} = a^{x-y}$,取对数得 $\log_a\left(\frac{M}{N}\right) = x-y = \log_a M - \log_a N$。
幂运算法则
$\log_a(M^n) = n \log_a M$
证明:设 $\log_a M = x$,则 $a^x = M$,所以 $M^n = (a^x)^n = a^{nx}$,取对数得 $\log_a(M^n) = nx = n \log_a M$。
换底公式
$\log_a M = \frac{\log_b M}{\log_b a}$
证明:设 $\log_a M = x$,则 $a^x = M$,取以 $b$ 为底得 $b^{\log_a M} = b^x = M$,即 $\log_b M = x \log_b a$,所以 $\log_a M = \frac{\log_b M}{\log_b a}$。
对数恒等式
$\log_a a = 1$ 和 $\log_a 1 = 0$
证明:由对数定义,$a^1 = a$,所以 $\log_a a = 1$;$a^0 = 1$,所以 $\log_a 1 = 0$。
其他常用推论:
$\log_a b \times \log_b c = \log_a c$(换底公式的变形);
$\log_a b^n = n \log_a b$(幂运算法则的推广)。