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輸入計算

數學公式

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結果

x 的解
100
x = by
方程式 logb(x) = y
底數 (b) 10
數值 (y) 2
求得的 x 102 = 100

這個計算機的功能

本工具可求解形如 \(\log_b(x) = y\) 的對數方程式,找出未知數 \(x\)。只要給定底數 \(b\) 與等號右側的數值 \(y\),工具就會把對數形式轉換成指數形式,傳回 \(x\) 的精確值。它適用於任何有效的底數——底數 10(常用對數)、底數 \(e\)(自然對數,可使用約 2.71828)、底數 2(二進位對數),或其他任何不等於 1 的正數底數。

使用方法

在第一個欄位輸入對數的底數 \(b\)。常見的選擇有:常用對數用 10、自然對數用 2.71828、二進位對數用 2。接著在第二個欄位輸入對數所等於的數值 \(y\)。按下計算後,工具會傳回 \(x = b^{y}\)。請注意,底數必須為正數,且不能等於 1,因為以 1 為底的對數沒有定義。

公式解析

根據對數的定義,\(\log_b(x) = y\) 完全等價於 \(x = b^{y}\)。換句話說,對數所回答的問題是:底數 \(b\) 要取幾次方才會得到 \(x\)?因此,只要你已經知道這個次方(\(y\))與底數(\(b\)),把 \(b\) 取 \(y\) 次方就能還原出 \(x\)。對數形式與指數形式之間的這項轉換,正是求解這類方程式的唯一關鍵步驟。

$$\log_{b}(x) = y \;\Longrightarrow\; x = b^{\,y}$$
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將 log_b(x)=y 轉換為指數形式 x=b^y 的示意圖
將對數方程式改寫為指數方程式以求解 \(x\)。

實際範例

假設 \(\log_{10}(x) = 3\)。利用 \(x = b^{y}\),可得 $$x = 10^{3} = 1000.$$ 驗算一下:\(\log_{10}(1000) = 3\),確認答案無誤。再看一個例子:\(\log_2(x) = 5\),得到 $$x = 2^{5} = 32.$$

三步例題:求解以 2 為底 x 的對數等於 3,得到 x=8
例題解析:逐步求解 \(\log_2(x)=3\) 得出 \(x=8\)。

常見問題

\(x\) 可以是負數嗎?不行。由於 \(x = b^{y}\) 而 \(b\) 為正數,因此 \(x\) 永遠是正數。在實數範圍內,負數的對數沒有定義——用指數形式求解 \(x\),自然就會得到有效的正值結果。

為什麼底數不能是 1?因為以 1 為底的對數沒有定義:1 不論取幾次方都還是 1,無法對應到不同的 \(x\) 值。

如果 \(y\) 是負數或分數怎麼辦?沒問題。\(y\) 為負數時,\(x\) 會落在 0 與 1 之間(例如 \(10^{-2} = 0.01\));\(y\) 為分數時則代表開根號(例如 \(4^{0.5} = 2\))。

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