科百科
当前位置: 首页 范文大全

自然对数的推导(自然对数的发现史)

时间:2023-06-06 作者: 小编 阅读量: 4 栏目名: 范文大全

看下表:10为底的对数表以10为底,在没有计算器的年代编制对数表,计算的a值好像并不简单,涉及10的非整数次方。不过数学家有办法解决,利用指数运算的性质,如果我们使用10^10000作为底数,就不会出现非整数次方了,如下表:10^10000为底的对数表但另外的问题出现了,随着对数值b的增大,我们得到a的值将以指数增加,相邻值间的距离太大,比如b=0.2017时,a的值将达到10^2017,这是很糟糕的结果。居然和这个常数密切相关,其地位也和圆周率不分上下。

接上篇


本文为下篇

我们只需要编制一个对数表,就可以简化实际中遇到的任何复杂运算,比如我们需要计算1.1234^1.6789的值(当然,现在有计算器,我们无需去做这种无意义的存计算);常规方法很难处理,如果我们有指数表的话,只需要查询log1.1234=0.091491,计算log1.1234^1.6789=1.6789log1.1234=0.153604;

10为底的对数表

然后用对数表,反向查询0.153604对应对数值,那么1.4243就是我们需要的结果,即1.1234^1.6789=1.4243.

这样就把十分复杂的指数运算,转化成相对简单的乘法运算,如果你还觉得复杂,你甚至可以进一步把乘法转化成加法运算。

数学家进一步的研究,发现该对数表有两个特点:

1、 我们运算的结果不依赖于对数表所取底数值,但是底数值的选取,决定了对数表的编制难度;

2、 任何指数和乘方运算,都可以转化成0~1之间的对数运算,所以我们需要6位精度的运算,只需要编制0.000001~0.999999的对数表即可。

数学家首先想到的,当然就是10为底的对数,但这会遇到什么问题呢?看下表:

10为底的对数表

以10为底,在没有计算器的年代编制对数表,计算的a值好像并不简单,涉及10的非整数次方。

不过数学家有办法解决,利用指数运算的性质,如果我们使用10^10000作为底数,就不会出现非整数次方了,如下表:

10^10000为底的对数表

但另外的问题出现了,随着对数值b的增大,我们得到a的值将以指数增加,相邻值间的距离太大,比如b=0.2017时,a的值将达到10^2017,这是很糟糕的结果。

那有没有处理办法呢?

显然对于底数为m^n,n取得越大,越利于后面的计算,要使得计算结果不要太大,就要减小m的取值,但m不能无限小,m要在1附近,这样以(m^n)作为底数,才能使得对数值在合适范围内,比如底数取0.999999或者1.000001。

那么对底数的选取,就转化成(1 m)^n,进一步研究还能发现,如果m和n互为倒数,可以进一步简化计算,那么对底数的选取,就成了这种形式:

对数底的优化形式

其中n取得越大越,对数表的精度越高,比如计算底数为(1 0.00001)^10000值为0.2017的对数,就成了计算1.00001^2017的值,如果你记得指数运算的一个技巧的话,你可以很快知道,这个值大约为1 0.0001*2017=1.2017,实际上这个值是1.2235,两者相对误差是2%,我们仅凭心算就得到了如此高的精度。

指数特殊形式运算技巧

而对于算法学家来说,每增加一个误差项就可以进一步提高精度,直到满足自己需求为止,看来我们的路是走对了。

看到这里,大家是不是看出了自然对数的影子!

如果有人觉得,这时候提出自然对数应该是理所当然的,那么他肯定是把中学生的"理所当然"和婴儿的"理所当然"弄混淆了。

1614年,英格兰数学家纳皮尔(John Napier,1550~1617)出版了《奇妙的对数定律说明书》,书中他首次提出对数概念,并编制了史上第一张对数表,他使用的底数就是(1 1/10^7)^10^7。

过了2年(1616),伦敦的另外一位数学家布里格斯(Briggs Henry,1561-1630),特意来拜访纳皮尔,给他的对数表改进提了建议,可惜的是纳皮尔第二年(1617)就去世了,不过布里格斯继承了纳皮尔的工作,他把纳皮尔对数表的底数改成了10,并制作了精度达14位的对数表,这也耗费了他8年的时间。

到了这里,其实我们离自然对数的提出,还差100多年呢!期间虽然有其他数学家看到了自然对数的影子,但没有谁能抓住那影子。

比如牛顿在1665年对1/(1 x)的二项式展开中,首先得到了自然对数的级数;莱布尼兹在1690年给惠更斯的信中,也提到了这个常数,莱布尼兹用b表示;但他们对这个数的认识还不够深。

直到17世纪,瑞士数学家欧拉,才看穿这个常数的秘密,1730年,欧拉正式定义了自然对数,指出指数运算和对数运算互为逆运算,并用e来表示自然对数,推广了e的使用,所以自然对数也叫做"欧拉常数"。

自然对数(欧拉常数)

至此,自然对数登上数学大舞台!人们随后才发现什么复利计算,什么自然增长……居然和这个常数密切相关,其地位也和圆周率不分上下。

好啦,这篇关于自然对数的文章,就给大家介绍到这里。在后面的文章中,我们将为大家展示:欧拉恒等式可以源源不断地生成圆周率计算公式。喜欢我们文章的读者朋友,欢迎点击关注我们,我们将在后续更新文章。

本文为下篇

上篇链接


声明:本人在头条上发表的所有文章,不做特别备注的均为原创,而且也只在头条上发表,在原创功能未申请下来前,文章内所有图片,我将手动嵌入外部水印,如果这对读者朋友们造成了阅读影响,请及时反馈给我们,谢谢大家的支持和理解!

    推荐阅读
  • 描写月的古诗100首(描写月份的46首古诗)

    雁行遥上月,虫声迥映秋。首命台阶老,将崇御府员。送人锵玉佩,中使拂琼筵。共看今夜月,独作异乡人。襄阳曾卜隐,应与孟家邻。篱头应是蝶相报,已被邻家携酒来。若为独宿杨梅馆,冷枕单床一病身。妻约雕金钏,女垂贯珠缨。诸侯若解尊天子,列国何因次第亡。岁晏输税,以奉粢盛。登车上马,倏忽云散。为岳岂不贵,所悲涉远道。子实不得吃,货市送王畿。劝其死王命,慎莫远奋飞。嫦娥若不偷灵药,争得长生在月中。

  • 教育孩子到底该不该打(在教育孩子的时候可以打骂吗)

    孩子犯错误了,不要急于打孩子。要学会控制好自己的情绪,压制心里的愤怒。这样子不仅有助于平静自己的情绪,也有助于让孩子站在父母的角度来想问题,从而促进孩子的反思。自然方式惩罚孩子。其实孩子犯错无非就是一些小事。父母无须过多批评,让孩子自己承受错误造成的后果。如果出现了不得不打孩子的情况,父母首先要稳定自己的情绪,冷静面对孩子的问题。孩子的着眼点只会停留在父母的激烈情绪上,他们不会认为这是自己的错。

  • 用电高峰期是几点到几点 用电高峰期是几点到几点价格

    工业用电高峰期为8:00-12:00和17:00-21:00,居民用电用电高峰期为8:00-21:00。用电高峰期就是大家都在用电的时段,为了减小用电负荷,通常会出现地方性限电措施,用电较大的企业通常会交替限电。

  • 暗恋橘生淮南张雪迎在哪看(又一版暗恋橘生淮南定档)

    由胡一天、胡冰卿等人主演的《暗恋橘生淮南》还在热播,这版的阵容也是被寄予了很高的期望。由张雪迎、辛云来、伍嘉成、辣目洋子、刘琳、果靖霖等人主演的影版《暗恋橘生淮南》杀青后不久,于近日迎来定档。比起女主张雪迎,辛云来算是新人男演员。近日影版的定档海报曝光,据悉该片将在2021年6月12日开播,早早就定档可见片方也是准备相当充分,万事俱备只欠东风了。

  • 关于幽默笑话段子的高情商短句(关于幽默笑话段子的高情商说说)

    关于幽默笑话段子的高情商短句个人介绍:贫,贱,不能移。生活二字二十几年来回味得我大小脑抽搐,脊髓痉挛。现在的我们,上不去的是成绩,下不去的是体重,拿得起放不下的是筷子,钻进去出不来的是被窝。不要拿一个人的往事,去怀疑一个人的本质。一直对发型和身材不满意的人,有一个共同点:不肯承认这是脸的问题。你有什么资格说我变了,你陪我经历过什么。这么多年我一直没有瘦,就为了当年分别时你那一句“保重”。

  • 一次性倒车入库技巧图解(倒车入库一把过很容易)

    科目二考试倒车入库大家都说教练说的点很清楚,自己也都记住了,可是一到自己上车操作,就不是压线,就是车停歪了。今天小编分享倒车入库一把过的技巧,轻松倒车。倒车入库常见3大错误及对策一、车身压线1.入库时压库角挂倒挡后,第一把打方向盘的时机很关键,如下图,看准时机才能如虚线①般,完美入库。其实在倒车入库的时候,最关键的还是在于基础和准备。

  • 意大利对世界的贡献是什么(看看意大利在近代的外交战略)

    实际上,人们对意大利存在一定的误解。在欧洲诸强国中,意大利是统一时间比较晚的,也是欧洲列强中最弱的一个。所以意大利人在所有欧洲强国中是最低调的,也是存在感最低的一个。事实证明他们的策略很正确,两次世界大战意大利的国家利益一直没有实际受损,在欧洲的地位反而一直在稳步提升。反观牛皮哄哄的英、法、德等列强,在两次世界大战中遭到重创,国家实力一落千丈。

  • win10如何查电脑配置(Win10电脑如何查看电脑配置)

    或许你用了几年的电脑,也不知道自己所用的电脑配置如何。

  • 门前种什么树最旺宅(门前栽植这5种树)

    栽下黄金树,迎得金蝉来黄金树其实就是我们生活中常见的白花梓树,树形高大,树冠伞形,树高6至10米;有圆锥花序顶生,蒴果圆柱形,花期5至6月,蒴果期9至10月;其实黄金树的树形与其它乔木无异,之所以将白色梓树称为黄金树,是因为黄金树的枝叶能够散发出浓浓的香味,常在黄金树下生活,黄金树的芳香挥发油能使人心情愉悦,能够给人带来静养心神修身养性的好处。

  • 相亲女生不主动就是不喜欢吗(为什么相亲的女生都不主动)

    没有无缘无故的爱,也没有无缘无故的恨!她们的爱,让你承担不起!曾经有位女生亲口说:女生都希望找一个经历条件好的,车子开出去来接她的时候倍感有面子。她们口中不想谈,而是对你温柔不可以!如果你硬要坚持追人家,打动人家的芳心,受伤的只能是自己!你若弱小时,老虎也是她,自带锋芒!因此,无论什么时候,唯有奋斗自己,才有花香蝶来。