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數學公式

數學公式: 對數函數計算機
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  1. Change-of-base formula

    Change-of-base formula: 對數函數計算機

    Logarithm to any base a expressed using natural logs.

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結果

計算結果
1.09861228866811
所選對數在 x 處的數值

這個計算機能做什麼

這款對數函數計算機可針對任意正實數 \(x\),計算三種常見的對數函數:自然對數 \(\ln(x)\)(以 \(e\) 為底)、常用對數 \(\log(x)\)(以 10 為底),以及任意底數 \(a\) 的對數,寫作 \(\log_a(x)\)。它是一款通用的數學工具,不涉及任何國家或單位假設——所有輸入都是純粹的無因次數字。

使用方法

先從下拉選單挑選想要的函數。若選擇 \(\ln(x)\) 或 \(\log(x)\),只需輸入引數 \(x\)。若選擇 \(\log_a(x)\),還要額外輸入底數 \(a\)(須大於 0 且不等於 1)。接著輸入 \(x\)(要得到實數答案,\(x\) 必須大於 0),即可讀取計算結果,精確度約為 14 位有效數字。

公式說明

自然對數回答的問題是「\(e\) 的幾次方等於 \(x\)?」,常用對數則回答「10 的幾次方等於 \(x\)?」。對於任意底數,計算機採用換底公式 $$\log_a(x) = \frac{\ln(x)}{\ln(a)}$$ 之所以成立,是因為不同底數的對數彼此成比例,因此將兩個自然對數相除時,分子與分母中的底數選擇就會互相抵消。

以兩個自然對數之比表示的換底公式
換底公式:任意 \(\log_a(x)\) 等於 \(\ln(x)\) 除以 \(\ln(a)\)。
同一座標軸上三種不同底數的對數曲線
底數為 \(e\)、10 和 2 的對數曲線 \(y = \log_a(x)\),都通過點 \((1, 0)\)。

實際範例

選擇 \(\log_a(x)\),設定底數 \(a = 2\)、\(x = 8\)。則 $$\log_2(8) = \frac{\ln(8)}{\ln(2)} = \frac{2.0794415\ldots}{0.6931472\ldots} = 3$$ 因為 2 的 3 次方等於 8。同理,\(\log(1000) = 3\),因為 10 的 3 次方等於 1000;而 \(\ln(3)\) 約為 \(1.0986122886681\)。

常見問題

為什麼 \(x\) 一定要大於 0?實數對數只對正引數有定義。當 \(x\) 趨近 0 時,對數值會趨向負無限大;而當 \(x\) 等於或小於 0 時,並不存在實數值(原始工具此時會改回傳複數主值)。

為什麼底數不能是 1?因為 \(\ln(1)\) 等於 0,換底公式會出現除以零的情況。以 1 為底的對數是沒有定義的。

\(\ln\) 和 \(\log\) 有什麼差別?\(\ln\) 是以 \(e\)(約 2.71828)為底;這裡的 \(\log\) 是以 10 為底。兩者只差一個常數倍:$$\log(x) = \frac{\ln(x)}{\ln(10)}$$

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