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对数到底是个啥?

数学课上出现了一个让很多同学(包括我)

瑟瑟发抖的大佬——对数。

我们在被虐得死去活来的时候

就有人愤愤的问道:

这个鬼玩意儿到底有什么用?!

于是在这里

我就不得不真诚的对大家说了:

我也不知道!!

   不过,既然写这篇文章

   那我就本着

  “不惜打开浏览器也要和大家交代清楚”的精神

   好好地去了解了一下

   有关对数的那些事儿

   结果我发现对数这家伙

   确实有点东西啊

    下面就是我的正文

(因为自己也是初学者,写的内容不一定准确全面,请大家多多包涵)

 定义

如果a的x次方等于N(a>0,且a不等于1),那么数x叫做以a为底N的对数。

其中,a叫做对数的底数,N叫做真数。

对数实质上是对求幂的逆运算,就像除法和乘法的关系一样。这意味着一个数字的对数是必须产生另一个固定数字(基数)的指数。

Emmmm……确实很晕,但这只是它的基础概念,也是上课时老师一定会讲到的,我就不再多说了,真正有趣的还在后面。

            对数的产生与发展

 在16、17世纪左右

随着当时社会的发展

改进数字计算方法成了当务之急

约翰·纳皮尔正是在研究天文学的过程中

为了简化其中的计算而发明了对数

将对数加以改造使之广泛流传的是

纳皮尔的朋友布里格斯

他通过研究《奇妙的对数定律说明书》

感到其中的对数用起来很不方便

于是与纳皮尔商定

使1的对数为0,10的对数为1

这样就得到了以10为底的常用对数

由于所用的数系是十进制

因此它在数值上计算十分方便

对数究竟有多厉害呢?

可以这么说

对数的发明真的可以算是是数学史上的重大事件

所有的科学家都为之激动

有人开玩笑说对数延长了许多天文学家的寿命

天文大佬伽利略也说过:

“给 我空间、时间及对数,我就可以创造一个宇宙。”

 另一件让我吃惊的事是

对数作为指数的逆运算

竟然比指数发明的时间早20年

(指数是法国数学家笛卡尔发明的)

因为纳皮尔在讨论对数概念时

并没有使用指数与对数的互逆关系

这主要是因为是当时还没有明确的指数概念

 直到18世纪

才由瑞士数学家欧拉

发现了指数与对数的互逆关系

他指出:“对数源于指数”

这实在是令人惊奇

了解了对数是如何产生的

相信大家也大致知道对数的重要性

也知道了为啥要发明对数了吧



          为何数学家会觉得对数那么好用?



之前讲过,对数函数其实先出现

后来才出现指数函数

这是因为对数发明的初衷

并不是用于求解指数的幂

而是用于求解多个数的连乘之积

当时,想要算出几个很大数字的乘积

需要耗费大量的时间

不过对数的出现

大大减少了计算乘积所需的工作量

这得益于对数的独特性质

loga(bc)=loga(b)+loga(c)

loga(b)=logc(b)/logc(a)

loga(b^c)=cloga(b)等等

只要我们查对数表

就能很快计算出一些较为繁琐的运算

这大大方便了数学家们的研究

数学家们当然会很喜欢对数

觉得对数很好用啦!

                自然对数e



 噫!重点来了!

对数中对数中最令数学家心动

同学们心肌梗塞的数---e!

它是一个约等于

2.718281828459045235……的无理数。

于是崩溃的同学们纷纷表示

它究竟自然在哪

啊啊啊啊!

其实我觉得

这里的“自然”并不是所谓的“大自然”

而是有点儿“天然存在,非人为”的意思

要说它是怎么来的

我在网上看到一个很好的例子

假设你在银行存了1元钱,同时又发生了严重的通货膨胀,银行存款利率达到了逆天的100%!银行一般1年才付一次利息,满1年后银行付给你1元利息,存款余额=2元;银行发善心,每半年付利息,你可以把利息提前存入,利息生利息,1年存款余额=2.25元;假设银行超级实在,每4个月就付利息,利息生利息。

年底的余额≈2.37元;

假设银行人品爆发

一年365天,愿意天天付利息

这样利滚利的余额≈2.71456748202元……

你会发现,利滚利的存款余额越来越接近e。

对!

1元存1年

在年利率100%下

无论怎么利滚利

其余额总是超不过e!

这个过程是不是很熟?

是不是很像用切圆法求π?

π可算我们的老朋友了吧。

那我看的这的时候就在想

e的图像是不是像π那样“美”呢?

还真是!原来这就是传说中的对数螺线!

  但我还有一个问题

为什么e偏偏可以成为自然底数?

 原来按照古希腊的自然思想来看

对于最快速的指数增长来说

e才是自然的

这是指数增长本身的属性。

 科学家们也发现

在做数学分析时

用e做底数的对数 ln x 做计算

其形式是最简约的

用其他对数例如lg x 做计算

都会画蛇添足的多一些麻烦。

对许多数学家来说

e的这种最简则是最美

好吧,这些“专业人士”都这么表态了,

那e一定是有着它自己的好

只是我们现在与它的接触太少

不了解它罢了

          有关对数的内容我就讲这么多了

         数学世界中还有很多有趣的知识

              待我们去探索与发现

           祝同学们能够继续努力

             更上一层楼

                 谢谢大家

      供稿/数学备课组             编辑/圆圆

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