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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