Representación logarítmica para niños

Papel logarítmico 50 mm. La fórmula que nos da la posición, en cm, para un valor n que queremos representar es: x = 1 + 5*log₁₀(n). Dicha fórmula se puede aplicar tanto al eje X como al eje Y, pero es específica de cada tipo de papel logarítmico. Las líneas más gruesas se llaman líneas de década pues representan potencias de 10, y en este caso están separadas 50 mm.

Una representación logarítmica es una representación gráfica de una función o de un conjunto de valores numéricos, en la que el eje de abscisas y el eje de ordenadas tienen escala logarítmica. o semi curvas lineales Si la representación se hace manualmente, se emplea papel logarítmico, que posee la escala con las marcas adecuadas para este tipo de representaciones. Se emplean logaritmos decimales, de base 10.

Representación logarítmica de las funciones potenciales y=x (azul), y=x² (verde), y=x³ (rojo). Nótese la escala logarítmica en cada uno de los ejes, en la cual las marcas no están igualmente espaciadas.

Usos

Los datos que siguen una variación similar a una función potencial, y=a·xⁿ, o aquella serie de datos cuyo rango abarca varios órdenes de magnitud son apropiados para una representación logarítmica. Por ello, este tipo de representación es muy usada en ciencias e ingeniería.

Cualquier conjunto de datos que pueda ajustarse a la expresión podrá representarse en forma de línea recta, , si usamos representación logarítmica ya que ambas expresiones son equivalentes.

Ejemplo

Como ejemplo de representación logarítmica vamos a representar los datos del periodo de revolución de algunos planetas en función del semieje mayor de su trayectoria (leyes de Kepler), que aparecen en la tabla inferior.

Planeta	Semieje mayor en m	Periodo de revolución en
Mercurio	57,9	7,58
Venus	108,2	19,36
Tierra	149,6	31,47
Marte	227,9	59,19
Júpiter	778,3	373,32

Representación logarítmica	Representación lineal
Representación logarítmica del periodo de revolución frente al semieje mayor de los planetas del sistema solar. Para un ajuste de la línea recta, ver serie estadística de dos variables.	La misma serie de datos en representación cartesiana, habría conducido a un amontonamiento de los primeros puntos para permitir colocar el último punto, y habría colocado dichos puntos en una curva parecida a una función polinomial.

Interpolación logarítmica

La interpolación de valores en una representación logarítmica es muy similar a la interpolación de valores lineales. En la interpolación lineal, los valores se determinan a través de relaciones de igualdad. Por ejemplo, en la interpolación lineal, una línea que incrementa la ordenada en 1 unidad por cada 2 unidades de incremento de la abscisa tiene una relación (también conocida como pendiente) de 1/2. A fin de determinar la ordenada (o abscisa) de un punto en particular, debemos conocer su abscisa (u ordenada). El cálculo de la ordenada correspondiente a una abscisa de 12 en el siguiente ejemplo es el siguiente:

donde y es la ordenada desconocida. Se puede calcular fácilmente que y es igual a 6.

En la interpolación logarítmica, una relación entre valores logarítmicos es igual a una proporción entre valores lineales. Por ejemplo, considérese una gráfica logarítmica (de base 10) que representa una determinada variable, y que mide 50 mm entre dos décadas consecutivas, como 100 y 1000. ¿Cuál es el valor correspondiente a un punto si el valor en el gráfico está situado a 29 mm por encima del valor correspondiente a 100? Para resolver este problema, es necesario utilizar una definición logarítmica básica:

Las líneas de década son los valores que representan las potencias enteras de la base de logaritmos empleada, en este caso 10⁰=1, 10¹=10; 10²=100; 10³=1000... y son importantes en la interpolación logarítmica. Busque la línea de la década inmediata inferior al punto de la gráfica que queremos leer.

La proporción entre los valores lineales, o relación lineal, se calcula como la distancia desde la línea de la década inmediata inferior hasta el valor de interés (29 mm en este ejemplo, en el que la línea de década inferior es 100) dividido por la distancia entre dos líneas de década consecutivas (la línea de década superior es 1000 en este ejemplo, y la distancia entre 100 y 1000 era 50 mm). Por lo tanto, la relación lineal es:

29 mm/50 mm = 0,58

Observe que las unidades (milímetros en este caso) se eliminan de la ecuación, porque ambas medidas están en las mismas unidades. La conversión a una sola unidad antes de calcular la proporción es necesaria si las mediciones se hicieron en diferentes unidades.

La relación logarítmica utiliza las mismas mediciones gráficas que la relación lineal. La diferencia entre el logaritmo de la década superior (1000) y el logaritmo de la década inferior (100) representa la misma distancia gráfica que la distancia entre las dos líneas de década en la relación lineal (50 mm). Por lo tanto, el denominador de la relación logarítmica (la parte inferior de la fracción) es:

log(1000) - log(100)

El numerador de la relación logarítmica (la parte superior de la fracción) representa la misma distancia gráfica que el número de unidades entre el valor de interés y la línea de década inferior en relación lineal (29 mm). Lo desconocido en esta relación es el valor de interés, que definiremos como "X". Por lo tanto, la parte superior de la fracción es:

log(X) - log(100)

La relación logarítmica es:

La relación lineal es igual a la relación logarítmica. Por lo tanto, la ecuación para determinar el valor buscado en particular es:

Esta ecuación se puede reescribir usando la definición logarítmica antes mencionada:

log(1000/100)= log (10) = 1, por lo tanto:

Con el fin de eliminar el logaritmo del lado derecho de la ecuación, ambas partes deben ser usados como exponentes del número 10, es decir, 10 a la potencia de 29/50 y 10 a la potencia de log (X/100). La función "logaritmo" y la función "exponencial de base 10" son inversas y se anulan entre sí, dejando:

y finalmente X = 380,2 es el valor buscado

Véase también

En inglés: Log–log plot Facts for Kids

• representación semilogarítmica