什么是换底公式?
大多数计算器只配有自然对数(ln)和常用对数(以 10 为底,log)这两个按键。换底公式让你能够把任意底数的对数改写成这两种常见对数,从而计算出来。公式为 \(\log_b(x) = \frac{\ln(x)}{\ln(b)}\),其中 x 是要取对数的数,b 是底数。你也完全可以改用常用对数:\(\log_b(x) = \frac{\log(x)}{\log(b)}\)——两者的比值得到的结果完全相同。
如何使用本计算器
输入 真数(x)——也就是对数符号里面的那个数值,再输入 底数(b)。点击「计算」,即可立即得到 \(\log_b(x)\),同时还会显示中间值 \(\ln(x)\)、\(\ln(b)\) 和 \(\log_{10}(x)\),让你清楚地看到结果是怎么算出来的。请注意:x 必须为正数,底数 b 必须为正且不等于 1。
公式原理解析
对数回答的是这样一个问题:「b 要取多少次方才能得到 x?」由于不同底数的对数之间相差一个固定的比例系数,用 \(\ln(x)\) 除以 \(\ln(b)\) 时,自然对数的底就被完全约去,只剩下纯粹的以 b 为底的对数。这正是为什么只要分子和分母用的是同一个底数,公式就一定成立。
实例演算
求 \(\log_2(8)\)。用自然对数计算:\(\ln(8) \approx 2.079442\),\(\ln(2) \approx 0.693147\)。相除得 $$\frac{2.079442}{0.693147} = 3$$ 结果正确,因为 \(2^3 = 8\)。
常见问题
底数可以是 10 或 e 吗?可以。底数为 10 时得到的是常用对数;底数为 e(\(\approx 2.71828\))时得到的就是自然对数。
为什么 x 必须为正数?在实数范围内,0 和负数的对数是没有定义的。
为什么底数不能是 1?因为 \(\ln(1) = 0\),会使分母为零,导致结果无定义。