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로그 개념 정리: 정의부터 로그 계산법까지

2026.04.24

by QANDA

수학 공부
수학 공부

로그는 지수의 역연산으로, 고등 수학에서 가장 자주 출제되는 핵심 개념 중 하나예요. 지수함수와 함께 수능 수학 영역의 단골 주제이기도 하죠.

💡
로그는 수능·내신에서 매년 2~3문항 이상 출제되는 필수 개념이에요. 로그의 정의와 세 가지 법칙만 확실히 익히면 대부분의 문제를 풀 수 있어요.

로그의 개념과 정의

로그란 무엇인가

로그(logarithm)는 "어떤 수를 만들기 위해 밑을 몇 번 곱해야 하는가"를 나타내는 연산이에요.

a>0a > 0, a1a \neq 1, N>0N > 0일 때, ax=Na^x = N이면 x=logaNx = \log_a N으로 정의해요.

logaN=x    ax=N\log_a N = x \iff a^x = N

여기서 aa밑(base), NN진수(argument)라고 불러요.

로그가 성립하는 조건

로그 logaN\log_a N이 정의되려면 반드시 세 가지 조건을 만족해야 해요:

  1. 밑의 조건: a>0a > 0이고 a1a \neq 1
  2. 진수의 조건: N>0N > 0
  3. 이 조건을 만족하지 않으면 로그 자체가 정의되지 않아요

상용로그와 자연로그

종류표기활용
상용로그10logN\log N (밑 생략)자릿수 계산, 수능 빈출
자연로그e2.718e \approx 2.718lnN\ln N미적분, 과학 계산

로그의 성질과 법칙

Step 1: 기본 성질 익히기

어떤 밑 aa에 대해 항상 성립하는 기본 성질이에요:

loga1=0(a0=1)\log_a 1 = 0 \quad (\because a^0 = 1)

logaa=1(a1=a)\log_a a = 1 \quad (\because a^1 = a)

alogaN=Na^{\log_a N} = N

Step 2: 로그의 세 가지 법칙

M>0M > 0, N>0N > 0일 때 다음 법칙이 성립해요:

법칙 1 — 곱셈 → 덧셈

logaMN=logaM+logaN\log_a MN = \log_a M + \log_a N

법칙 2 — 나눗셈 → 뺄셈

logaMN=logaMlogaN\log_a \frac{M}{N} = \log_a M - \log_a N

법칙 3 — 거듭제곱 → 곱셈

logaMk=klogaM\log_a M^k = k \log_a M

Step 3: 밑 변환 공식

서로 다른 밑의 로그를 통일할 때 사용하는 핵심 공식이에요:

logab=logcblogca\log_a b = \frac{\log_c b}{\log_c a}

특히 자주 쓰는 변형:

logab=1logba\log_a b = \frac{1}{\log_b a}

logablogbc=logac\log_a b \cdot \log_b c = \log_a c

⚠️
로그 법칙에서 가장 흔한 실수는 loga(M+N)=logaM+logaN\log_a (M + N) = \log_a M + \log_a N으로 착각하는 거예요. 덧셈이 아니라 곱셈일 때만 로그를 분리할 수 있어요!

심화: 로그 활용

자릿수 구하기

양의 정수 NN의 자릿수는 log10N+1\lfloor \log_{10} N \rfloor + 1로 구할 수 있어요.

예를 들어 210=10242^{10} = 1024의 자릿수:

log1010243.013.01+1=4자리\log_{10} 1024 \approx 3.01 \Rightarrow \lfloor 3.01 \rfloor + 1 = 4\text{자리}

최고자리 숫자 구하기

log10N\log_{10} N의 소수 부분을 α\alpha라 하면, 10α10^\alpha의 정수 부분이 최고자리 숫자예요.


예제

예제 1: 로그 법칙 적용

문제: log212log23\log_2 12 - \log_2 3의 값을 구하세요.

풀이 보기

로그의 나눗셈 법칙을 적용해요:

log212log23=log2123=log24=2\log_2 12 - \log_2 3 = \log_2 \frac{12}{3} = \log_2 4 = 2

: 22

예제 2: 밑 변환 공식 활용

문제: log23×log38\log_2 3 \times \log_3 8의 값을 구하세요.

풀이 보기

밑 변환 연쇄 법칙을 사용해요:

log23×log38=log28=3\log_2 3 \times \log_3 8 = \log_2 8 = 3

또는 log38=log323=3log32\log_3 8 = \log_3 2^3 = 3\log_3 2이므로:

log23×3log32=3×log23×1log23=3\log_2 3 \times 3\log_3 2 = 3 \times \log_2 3 \times \frac{1}{\log_2 3} = 3

: 33

📝
로그 문제를 풀 때는 먼저 밑을 통일하고, 진수를 소인수분해하는 습관을 들이세요. 대부분의 문제가 이 두 단계로 해결돼요.

자주 하는 실수 TOP 3

  1. 진수 조건 무시logaN\log_a N에서 N>0N > 0인지 확인하지 않고 음수나 0을 대입하는 실수. 방정식 풀이 후 반드시 진수 조건을 검증하세요.
  2. 덧셈과 곱셈 혼동log(M+N)logM+logN\log(M + N) \neq \log M + \log N. 로그 안의 덧셈은 분리할 수 없어요. 곱셈일 때만 가능해요.
  3. 밑 변환 시 분자·분모 뒤바뀜logab=logbloga\log_a b = \frac{\log b}{\log a}에서 bb가 분자, aa가 분모예요. 순서를 헷갈리지 마세요.

관련 개념 더 보기

  • 지수함수 — 로그의 역함수
  • 미분 — 로그 미분 활용
  • 부등식 — 로그부등식 기초