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輸入計算

Solves ax = b for the unknown exponent x.

數學公式

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結果

指數(x)
3
where ax = b
底數(a) 2
結果(b) 8
方程式 2x = 8

什麼是指數求解計算機?

這個工具能求出形如 \(a^x = b\) 方程式中的未知指數 x,其中 a 為底數,b 為運算結果。不必再靠猜測,它運用對數一步就能給出精確答案,無論指數是整數還是分數都同樣適用。

使用方式

輸入底數(a),也就是被乘冪的那個數;再輸入結果(b),也就是該式子最終等於的數值。按下計算,工具便會回傳滿足方程式的指數 x。請注意,底數必須為正數且不等於 1,結果也必須為正數,否則對數沒有定義。

公式原理

\(a^x = b\) 出發,對等式兩邊同取對數:\(\log(a^x) = \log(b)\)。根據對數的冪次法則,可以把指數移到前面:\(x \cdot \log(a) = \log(b)\)。再把兩邊同除以 \(\log(a)\),便得到 $$x = \frac{\log(b)}{\log(a)}$$ 任何底數的對數都能使用(自然對數或常用對數皆可),只要分子與分母採用相同底數即可。

指數方程式 a^x = b 變形為 x = log b 除以 log a
對 a^x = b 兩邊取對數,得到 x = log(b) / log(a)。

實例演算

假設 \(2^x = 8\),則 $$x = \frac{\log(8)}{\log(2)} = \frac{0.90309}{0.30103} = 3$$ 確實 \(2^3 = 8\)。再看分數的例子,\(9^x = 3\) 時,\(x = \frac{\log(3)}{\log(9)} = 0.5\),因為 \(9^{0.5} = \sqrt{9} = 3\)。

常見問題

指數可以是負數或分數嗎?可以。當 b 介於 0 與 1 之間(且 \(a > 1\))時,指數為負數;非整數的結果也完全有效。

底數為什麼不能是 1?因為 1 的任何次方都還是 1,所以 \(\log(1) = 0\),這會使除法沒有定義。

選用哪種對數底數會有影響嗎?不會。自然對數、常用對數或任何底數都會得到相同的 x,因為在這個比值中底數會互相抵消。

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