Gar nicht so schwer

Der Logarithmus - verständlich erklärt

Lisa von OnMathe
two students high five

Einleitung

Findest du auch, dass der Logarithmus furchtbar kompliziert wirkt? Keine Sorge! Wir zeigen dir anhand einfacher Beispiele, dass der Logarithmus gar nicht so schwer ist. Am Ende kannst du dich an kleinen Aufgaben selbst testen.

Der Logarithmus ist im Grunde nur das Gegenteil zur Potenzrechnung. Statt zu fragen: „Was ergibt 2 hoch 3?“, fragst du: „2 hoch welche Zahl ergibt 8?“

Solche Rückwärtsfragen sind in Mathe extrem nützlich – zum Beispiel bei der Zinsrechnung, bei Zerfallsprozessen oder wenn du wissen willst, wie viele Verdopplungen du brauchst, um eine bestimmte Größe zu erreichen.

Logarithmus verstehen
Der Logarithmus fragt: Welche Zahl brauche ich im Exponenten, also in der Hochzahl, um auf ein bestimmtes Ergebnis zu kommen? („2 hoch welche Zahl ergibt 8?)

In diesem Beitrag lernst du keine Regeln auswendig. Du wirst verstehen, was ein Logarithmus eigentlich ist – und wofür du ihn wirklich brauchst.

Merke
\( \log_{\textcolor{orange}{a}}(\textcolor{midnightblue}{x}) \)
lies: Logarithmus x zur Basis a
  • aBasis
  • xArgument

Einleitung

Findest du auch, dass der Logarithmus furchtbar kompliziert wirkt? Keine Sorge! Wir zeigen dir anhand einfacher Beispiele, dass der Logarithmus gar nicht so schwer ist. Am Ende kannst du dich an kleinen Aufgaben selbst testen.

Der Logarithmus ist im Grunde nur das Gegenteil zur Potenzrechnung. Statt zu fragen: „Was ergibt 2 hoch 3?“, fragst du: „2 hoch welche Zahl ergibt 8?“

Solche Rückwärtsfragen sind in Mathe extrem nützlich – zum Beispiel bei der Zinsrechnung, bei Zerfallsprozessen oder wenn du wissen willst, wie viele Verdopplungen du brauchst, um eine bestimmte Größe zu erreichen.

Logarithmus verstehen
Der Logarithmus fragt: Welche Zahl brauche ich im Exponenten, also in der Hochzahl, um auf ein bestimmtes Ergebnis zu kommen? („2 hoch welche Zahl ergibt 8?)

In diesem Beitrag lernst du keine Regeln auswendig. Du wirst verstehen, was ein Logarithmus eigentlich ist – und wofür du ihn wirklich brauchst.

Merke
\( \log_{\textcolor{orange}{a}}(\textcolor{midnightblue}{x}) \)
lies: Logarithmus x zur Basis a
  • aBasis
  • xArgument

Wozu brauche ich den Logarithmus

Bevor wir mit dem Rechnen starten, wollen wir verstehen, was hinter dem Logarithmus steckt – und wofür man ihn überhaupt braucht.

Du kannst bereits mit Potenzen rechnen.

\( \textcolor{orange}{2}^{\textcolor{green}{3}} = 2 \cdot 2 \cdot 2 = \textcolor{midnightblue}{8} \) oder
\( \textcolor{orange}{10}^{\textcolor{green}{4}} = 10 \cdot 10 \cdot 10 \cdot 10 = \textcolor{midnightblue}{10000} \)

Die Frage, die wir hier stellen ist: Was kommt raus, wenn ich eine Zahl mehrfach mit sich selbst multipliziere?

Aber was, wenn wir die Frage einfach mal umdrehen?

Wie oft muss ich eine Zahl mit sich selbst multiplizieren, um auf ein bestimmtes Ergebnis zu kommen?
Beispiel
Wie oft muss ich \( \textcolor{orange}{2} \) mit sich selbst multiplizieren, um auf \( \textcolor{midnightblue}{8} \) zu kommen?
Oder auch: \( \textcolor{orange}{2} \) hoch wie viel ergibt \( \textcolor{midnightblue}{8} \)?
Die Gleichung dazu sieht so aus: \( \textcolor{orange}{2}^{\textcolor{green}{x}} = \textcolor{midnightblue}{8} \)

Genau da kommt der Logarithmus ins Spiel. Er hilft uns, eine Potenz rückwärts zu denken.

Merke
Der Logarithmus hilft dir, den Exponenten einer Gleichung zu finden.
Er beantwortet die Frage: Wie oft muss ich eine Zahl mit sich selbst multiplizieren, um auf ein bestimmtes Ergebnis zu kommen?
Er löst also die Gleichung: \( \textcolor{orange}{a}^{\textcolor{green}{x}} = \textcolor{midnightblue}{b} \)
→ Der Logarithmus ist das Gegenteil einer Potenz!

Du siehst, der Logarithmus ist nichts Neues – er ist einfach nur die Frage nach der Hochzahl, die man braucht.

Mit dem Logarithmus Gleichungen lösen

Wir wissen jetzt, in welcher Situation wir den Logarithmus brauchen. Doch wie genau funktioniert das eigentlich?
Stell dir vor, du kennst das Ergebnis einer Potenzrechnung – und willst den Exponenten herausfinden:

\( {\textcolor{orange}{2}}^{\textcolor{green}{?}} = {\textcolor{midnightblue}{8}} \)

Du fragst dich: Die Basis \(2\) hoch welche Zahl ergibt den Wert \(8\)?
Und um das herauszufinden, nutzen wir den Logarithmus.

Doch machen wir erst einmal einen Schritt zurück. Du kennst doch bestimmt Gleichungen wie:

\(x^2=4\)

Und du weißt sicher auch noch, wie man sie löst, oder? – Richtig, man wendet die Wurzel an. Also:

\( \textcolor{orangered}{\sqrt{{\textcolor{black}{x^2}}}} = \textcolor{orangered}{\sqrt{{\textcolor{black}{4}}}} \)
\(x=\pm 2\)

Das machst du ganz automatisch, weil du weißt: Die Wurzel hebt das Quadrat auf. Sie sind Gegenspieler – die Wurzel löst das Quadrat auf: \(\sqrt{x^2}=x\)

Wenn du eine Gleichung lösen möchtest, benutzt du immer das Gegenteil der angewendeten Rechenart – also die Umkehrrechnung. So kommst du an das x heran.
Und genau dieses Wissen nutzen wir jetzt, denn die Umkehrrechnung zur Potenz ist der Logarithmus.

Wichtig
Der Logarithmus hilft dir, den Exponenten zu finden – er ist die Rückwärtsrechnung zur Potenz.

Jetzt gehen wir zurück zu unserem Beispiel.

Du willst wissen, welche Zahl du als Exponent brauchst, damit du mit der Basis 2 den Wert 8 bekommst.

\( \textcolor{orange}{2}^{\textcolor{green}{x}} = \textcolor{midnightblue}{8} \)

Um das \( x \) zu berechnen, brauchst du die passende Umkehrrechnung – genau wie bei Quadrat und Wurzel.

In diesem Fall heißt die Umkehrrechnung: Logarithmus

\( \textcolor{orange}{2}^{\textcolor{green}{x}} = \textcolor{midnightblue}{8} \)
\( \log_{\textcolor{orange}{2}}(\textcolor{orange}{2}^{\textcolor{green}{x}}) = \log_{\textcolor{orange}{2}}(\textcolor{midnightblue}{8}) \)

An dieser Stelle „löscht“ der Logarithmus die Basis, weil Potenz und Logarithmus Gegenspieler sind. Es bleibt:

\( \textcolor{green}{x} = \log_{\textcolor{orange}{2}}(\textcolor{midnightblue}{8}) \)

Das kannst du mit dem Taschenrechner berechnen.

\( \textcolor{green}{x} = 3 \)

Im Umkehrschluss bedeutet das:

\( {\textcolor{orange}{2}}^{\textcolor{green}{3}} = {\textcolor{midnightblue}{8}} \)

Du siehst: Der Logarithmus gibt dir die Hochzahl, die du brauchst, um auf das gegebene Ergebnis zu kommen.

Merke
Der Logarithmus hilft dir, den Exponenten einer Potenz zu finden.
Die Basis bleibt gleich – das Argument steht in der Klammer – und das Ergebnis ist der Exponent.
\( {\textcolor{orange}{a}}^{\textcolor{green}{b}} = {\textcolor{midnightblue}{x}} \quad \Rightarrow \quad \log_{\textcolor{orange}{a}}({\textcolor{midnightblue}{x}}) = {\textcolor{green}{b}} \)

Dieser Gedankengang ermöglicht es dir übrigens auch, manche Logarithmen im Kopf zu berechnen.

Kopfrechnen mit dem Logarithmus

Wenn du einen Logarithmus im Kopf berechnen sollst, musst du dich fragen: Welchen Exponenten muss ich meiner Basis geben, um das Argument zu erhalten?

Die Antwort auf diese Frage ist das Ergebnis des Logarithmus

Beispiele
\( \log_{\textcolor{orange}{2}}({\textcolor{midnightblue}{8}}) = {\textcolor{green}{?}} \)
Wir gehen die Exponenten im Kopf durch, bis wir auf unser Argument treffen:
\( {\textcolor{orange}{2}}^{\textcolor{green}{?}} = {\textcolor{midnightblue}{8}} \)
\( {\textcolor{orange}{2}}^{\textcolor{green}{1}} ={\textcolor{midnightblue}{2}} \)
\( {\textcolor{orange}{2}}^{\textcolor{green}{2}} = 2 \cdot 2 = {\textcolor{midnightblue}{4}} \)
\( {\textcolor{orange}{2}}^{\textcolor{green}{3}} = 2 \cdot 2 \cdot 2 = {\textcolor{midnightblue}{8}} \)
Da \( {\textcolor{orange}{2}}^{\textcolor{green}{3}} = {\textcolor{midnightblue}{8}} \), gilt für unseren Logarithmus: \( \log_{\textcolor{orange}{2}}(\textcolor{midnightblue}{8}) = \textcolor{green}{3} \)
Beispiele
\( \log_{\textcolor{orange}{2}}(\textcolor{midnightblue}{8}) = \textcolor{green}{3} \quad \textsf{,denn } {\textcolor{orange}{2}}^{\textcolor{green}{3}} = \textcolor{midnightblue}{8} \)
\( \log_{\textcolor{orange}{10}}(\textcolor{midnightblue}{1000}) = \textcolor{green}{3} \quad \textsf{,denn } {\textcolor{orange}{10}}^{\textcolor{green}{3}} = \textcolor{midnightblue}{1000} \)
\( \log_{\textcolor{orange}{3}}(\textcolor{midnightblue}{81}) = \textcolor{green}{4} \quad \textsf{,denn } {\textcolor{orange}{3}}^{\textcolor{green}{4}} = \textcolor{midnightblue}{81} \)

Wir lösen die Aufgaben durch Rückwärtsdenken. Gehe die Potenzen der Basis durch – bis du beim Argument ankommst.

Merke
Wenn du \( \log_{\textcolor{orange}{a}}(\textcolor{midnightblue}{x})= {\textcolor{green}{?}} \) im Kopf berechnen willst, überlege:
Welchen Exponenten muss ich der Basis geben, um das Argument zu erhalten? Also:
\( {\textcolor{orange}{a}}^{\textcolor{green}{?}} = {\textcolor{midnightblue}{b}} \)

Aufgaben, für die ich den Logarithmus brauche

Logarithmen klingen erstmal trocken – aber sie begegnen dir in der echten Welt viel öfter, als du denkst! Schau dir doch einmal die beiden Beispiele an:

  • Wenn du eine Zinsrechnung lösen willst (z. B. „Wie lange dauert es, bis mein Geld sich verdoppelt?“)
  • Wenn du verstehen willst, wie schnell etwas wächst oder schrumpft – z. B. bei Populationen oder Halbwertszeiten

In beiden diesen Fällen sind Logarithmen dein Werkzeug, um die Aufgaben zu lösen.

Beispiel
Du legst 1 000 € zu 5 % Zinsen pro Jahr an.
Nach wie vielen Jahren hat sich dein Geld verdoppelt?
Gesucht: Anzahl der Jahre \( \textcolor{green}{x} \)
Anfangskapital \( K_0 = 1000 \)
Endkapital \( K = 2000 \)
Zinsfaktor \( \textcolor{orange}{q} = 1{,}05 \)
Zinsformel: \( K = K_0 \cdot \textcolor{orange}{q}^{\textcolor{green}{x}} \)
\(\Rightarrow\; 2000 = 1000 \cdot \textcolor{orange}{1{,}05}^{\textcolor{green}{x}} \)
Durch \( 1000 \) teilen:
\( 2 = \textcolor{orange}{1{,}05}^{\textcolor{green}{x}} \)
Logarithmus nutzen, um \( \textcolor{green}{x} \) zu isolieren:
\( \textcolor{green}{x} = \log_{\textcolor{orange}{1{,}05}}(2) \)
Taschenrechner liefert:
\( \textcolor{green}{x} \approx 14{,}2 \)
Nach rund 14,2 Jahren hat sich das Kapital verdoppelt.

Sollte dein Taschenrechner keine log-Taste haben, bei der du die Basis selbst eingeben kannst, brauchst du den Basiswechsel.

Überblick: Logarithmengesetze

Mit dem Logarithmus kannst du nicht nur Potenzen rückwärts denken – es gibt auch praktische Rechenregeln, die dir das Leben leichter machen. Diese Logarithmengesetze stellen wir dir hier kurz vor.

Produktregel
Steht im Argument ein Produkt aus zwei Faktoren, darfst du es in eine Summe zerlegen. Die Basis bleibt gleich.
\( \log_{\textcolor{orange}{a}}({\textcolor{midnightblue}{x \cdot y}}) = \log_{\textcolor{orange}{a}}({\textcolor{midnightblue}{x}}) + \log_{\textcolor{orange}{a}}({\textcolor{midnightblue}{y}}) \)
Quotientenregel
Steht im Argument ein Bruch kannst du es als Differenz aus Zähler und Nenner schreiben. Auch hier bleibt die Basis erhalten.
\( \log_{\textcolor{orange}{a}}\left(\dfrac{\textcolor{midnightblue}{x}}{\textcolor{midnightblue}{y}}\right) = \log_{\textcolor{orange}{a}}({\textcolor{midnightblue}{x}}) - \log_{\textcolor{orange}{a}}({\textcolor{midnightblue}{y}}) \)
Potenzregel
Steht im Argument eine Potenz, darfst du den Exponent nach vorne ziehen. Die Basis des Logarithmus bleibt gleich.
\( \log_{\textcolor{orange}{a}}({\textcolor{midnightblue}{x}}^{\textcolor{green}{n}}) = {\textcolor{green}{n}} \cdot \log_{\textcolor{orange}{a}}({\textcolor{midnightblue}{x}}) \)

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Übungen

Berechne den Exponenten \( x \)

\( 2^x = 32 \)

Lösung

\( 2^x = 32 \)
\( \log_{\textcolor{orange}{2}}(2^x) = \log_{\textcolor{orange}{2}}(32) \)
\( x = \log_{\textcolor{orange}{2}}(32) \)
\( x = 5 \)

Gib die Lösung des Logarithmus an

\( \log_{\textcolor{orange}{9}}(\textcolor{midnightblue}{81}) \)

Lösung

\( \log_{\textcolor{orange}{9}}(81) = 2 \)
Denn \( 9^2 = 81 \)

Löse mit Hilfe der Beispielaufgabe im Beitrag.

Ein Guthaben von 500 € wird jährlich mit 3 % verzinst. Nach welcher Zeit hat sich das Kapital verdoppelt?

Lösung

Wir verwenden die Zinseszins-Formel:
\( K(t) = K_0 \cdot (1 + p)^t \)
Gegeben ist: \( K_0 = 500 \), \( p = 0{,}03 \), \( K(t) = 1 000 \)
Einsetzen ergibt:
\( 1 000 = 500 \cdot (1{,}03)^t \)
Durch 500 teilen:
\( 2 = (1{,}03)^t \)
Wir lösen die Gleichung mit dem Logarithmus:
\( \log(2) = t \cdot \log(1{,}03) \)
Nach \( t \) auflösen:
\( t = \dfrac{\log(2)}{\log(1{,}03)} \approx \textcolor{midnightblue}{23{,}45} \)
→ Das Kapital hat sich nach etwa 23,5 Jahren verdoppelt.

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Mehr dazu

in unseren FAQs

1. Was ist ein Logarithmus einfach erklärt?

Ein Logarithmus sagt dir, welchen Exponenten du brauchst, um mit einer bestimmten Basis auf ein Ergebnis zu kommen. Er ist die Umkehrung einer Potenzrechnung.

2. Wann braucht man einen Logarithmus?

Immer dann, wenn du wissen willst, wie oft du eine Zahl mit sich selbst multiplizieren musst, um auf ein bestimmtes Ergebnis zu kommen – zum Beispiel bei Wachstum, Zinsen oder Zerfall.

3. Was ist die Basis beim Logarithmus?

Die Basis ist die Zahl, die du immer wieder mit sich selbst multiplizierst. Sie bleibt gleich und steht unten im Logarithmus, zum Beispiel die 2 bei log₂(8).

4. Wie kann ich einen Logarithmus im Kopf berechnen?

Überlege, welche Hochzahl zur Basis passt, damit du das Ergebnis bekommst. Beispiel: 2 hoch 3 ergibt 8 → also ist log₂(8) = 3.

5. Was mache ich, wenn mein Taschenrechner keine Basiswahl erlaubt?

Dann brauchst du den Basiswechsel. Wie das genau funktioniert, erklären wir dir im Beitrag zu den Logarithmengesetzen.

Vertiefung

Weiterführende Informationen

Der Logarithmus als Werkzeug in der Mathematik

Der Logarithmus ist ein nützliches Werkzeug, wenn du eine Potenz rückwärts rechnen willst. Er hilft dir herauszufinden, welche Hochzahl du brauchst, damit eine bestimmte Potenz zu einem Ergebnis führt.

Was ist der Logarithmus

Ein Logarithmus ist die Umkehrung einer Potenzrechnung. Er beantwortet die Frage: Wie oft muss ich eine Zahl mit sich selbst multiplizieren, damit ein bestimmter Wert herauskommt? Das klingt kompliziert, ist aber mit ein bisschen Übung leicht zu verstehen.

Mathematische Bedeutung

In der Mathematik brauchst du Logarithmen besonders dann, wenn es um Wachstum, Zerfall, Zinsen oder riesige Zahlen geht. Sie machen solche Zusammenhänge übersichtlich und berechenbar. Ohne Logarithmen wäre vieles im Alltag nur schwer zu lösen.

Häufige Fehler und Lerntipps

Viele verwechseln die Bestandteile des Logarithmus oder setzen die Zahlen an die falsche Stelle. Auch das Grundverständnis fehlt oft: Der Logarithmus fragt nach der Hochzahl, nicht nach dem Ergebnis oder der Basis. Achte deshalb genau darauf, was du suchst.

Überlege dir bei jeder Aufgabe, ob du gerade eine normale Potenzrechnung oder die Umkehr davon machst. Übe einfache Beispiele zuerst im Kopf. So bekommst du ein Gefühl dafür, was der Logarithmus wirklich bedeutet. Und keine Sorge: Auch mit dem Taschenrechner lässt sich vieles lösen.

Ursprung und Entwicklung

Die Idee der Logarithmen geht auf den schottischen Mathematiker John Napier zurück. Ursprünglich wurden sie erfunden, um Rechnungen zu vereinfachen – besonders in Zeiten ohne Taschenrechner. Heute sind sie ein fester Bestandteil der Schulmathematik und vieler wissenschaftlicher Bereiche.

Moderne Anwendung

Logarithmen kommen in ganz vielen Lebensbereichen vor – zum Beispiel bei der Zinsrechnung, in der Medizin bei Skalen, bei Schallmessungen, beim Zerfall von Stoffen oder beim Wachstum von Populationen. Sie helfen, große Entwicklungen kompakt darzustellen und besser zu verstehen.