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: 2 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
  • cf手游能用的樱花符号(游戏特殊符号输入方法)

    cf手游能用的樱花符号?在输入法直接输hua就有出来选项;在输入法点击输入法上的小写键盘,然后点击,里面可以找到所需特殊符号;,我来为大家科普一下关于cf手游能用的樱花符号?下面希望有你要的答案,我们一起来看看吧!

  • 大白菜炒豆饼的做法(今晚花10分钟做好菠菜炒豆饼)

    By来自魔法城堡的小精灵用料新鲜菠菜适量油豆皮适量食用油适量葱姜蒜辣椒适量味精适量盐适量糖适量生抽适量做法步骤1、第一遍油炸一下关火捞出来在放进去油炸一下2、捞出控油3、放入水放入盐烧开后放菠菜菠菜焯水4、放油葱蒜辣椒爆香5、放入-菠菜-豆饼盐糖鸡精生抽6、出锅做菜好吃都有技巧,我的每道菜都有小妙招,大家搜索“豆果”可以直接查看我的菜谱!欢迎在下方留言分享您对这道美食的建议。

  • 怀孕后吃什么能促进胎儿发育(多吃这几种食物)

    怀孕后吃什么能促进胎儿发育在怀孕后,为了不引起先兆流产或早产,首先最不建议进行跳绳、乒乓球、跑步等剧烈运动,但可以在饭后进行散步来促进肠胃消化,避免消化不良等疾病。怀孕后,不要吃辛辣刺激或冷食物,如辣椒、生姜、年糕、冰淇淋和大蒜等,以免影响胎儿的生长发育。有很多家庭会让孕妇吃很多的鸡蛋、鱼或者其他食物来补充营养,虽然出发点是好的,但不建议摄入过多,避免引起早产或胎儿肥大的情况

  • 专科生考研到底有多难(专科生考研有哪些好处)

    所以研究生学历在社会中目前是可以占到很大比例的优势的,就算是以后考公务员等岗位都是起点比一般人都要高很多,所以研究生的优势还是比较显而易见的。考生需按照规定时间进行报道。

  • 地道战电影讲的是什么内容(电影地道战的故事发生在哪儿)

    想当年高平村的村民和日本侵略者进行了英勇顽强的“地道战”。当时的高平村虽然处在鬼子炮楼的层层包围之下,却从未被占领。在其后不到两年的时间,他们成功地反击了敌人5次围剿。高平村当年还有一个杀敌英勇的村民获得了晋察冀军区授予的“一级战斗英雄”称号。“真定名藩,生身在彼,”范仲淹写给友人的信中的这些文字,透露出一代名臣与高平村的不解之缘。

  • 蒲公英什么时间挖(具体内容如下)

    蒲公英什么时间挖?以下内容大家不妨参考一二希望能帮到您!蒲公英什么时间挖作为蔬菜的蒲公英最适合挖的时间是春天刚发芽的时候,质地较嫩,水分充足,不是特别苦,口感比较好,吃时择好,洗净就可以了。也可直接泡水喝,可选择花刚开未开之时,营养比较丰富。如果做药材用,晚秋的最好,这时已完全成熟,吸收积蓄了全年的营养,而且秋季冷凉,营养转移根部以迎接明年春天的萌发,此时挖出的根质量和药效最好。

  • 在家制作泡泡水的方法(怎样在家制作泡泡水)

    跟着小编一起来看一看吧!然后将洗洁精水搅拌成半粘稠状,就可以了。在家中拿洗衣服的肥皂,在上面刮下来一点肥皂。将肥皂水和洗洁精水倒在一起。将少量的白糖还有水混合均匀搅拌溶解。然后将糖水适量的加入制作的初步的泡泡水中,搅拌均匀。在初步完成的泡泡水再加一滴甘油。然后放在干燥没有阳光的地方冷却就可以。

  • 钉钉蓝牙打卡可以替别人打吗(钉钉蓝牙打卡可以代打吗)

    钉钉是阿里巴巴集团专为中国企业打造的免费沟通和协同的多端平台,提供PC版,Web版和手机版,支持手机和电脑间文件互传。钉钉因中国企业而生,帮助中国企业通过系统化的解决方案(微应用),全方位提升中国企业沟通和协同效率。

  • 鄠邑怎么读拼音(鄠邑读音和解释)

    鄠邑怎么读拼音鄠邑区,隶属于陕西省西安市,原称鄠县、户县,位于西安市西南部,北临渭水与兴平市、咸阳市秦都区隔岸相望,东以高冠河、沣河与长安区毗邻,西以白马河与周至县为界,总面积1282平方千米。鄠邑区是中国现代民间绘画之乡、中华诗词之乡、全国文明县城、国家卫生县城、全国围棋之乡。截至2021年1月,鄠邑区下辖14个街道、1个景区管理局。根据第七次人口普查数据,截至2020年11月1日零时,鄠邑区常住人口为459417人。

  • 上边一个亚字下边一个土字是什么(汉字垩怎么读)

    亦称“大白”)。白垩,白土,石灰岩的一种,白色,质软而轻。又名白善土,俗称白土子。垩室,古时居丧者居住的屋子,四壁用白泥粉刷。一说垒坯为室,不涂顶壁。