对数的发明有何意义?在现在有什么重要应用?
试想如何快速计算 10,000*1,000,000 = 多少,而不去老老实实的列竖式进行计算?
我们可以简单的数一下零的个数,4个零和6个零,所以答案就是一个拥有4+6=10个零的一个数,即10,000,000,000。在这样的简化计算过程中,我们实际上就在不知不觉中采用了对数计算方法。
最初发明对数计算方法的人,就是想到了可以创造出一种新的计算乘法和除法的方式,将它们转换成加法和减法,这样就可以大幅度的化解大数的乘除法运算,并且提高运算速度,都是因为没有计算器可用给逼出来的。
17世纪初,在工程实践、天文观察等行业和科学研究领域中,人们开始遇到越来越多的大数字,这些大数字还需要通过四则运算才能拿来用,所以迫切的需要一种提高计算效率的方法,于是对数和对数表就这样应时而生了。
第一张对数表是瑞士工程师比尔吉制作的,他曾经担任过著名天文学家开普勒的助手,这一工作干的主要任务就是计算计算计算,大概实在是算得头晕眼花了吧,比尔吉产生了化简数值计算的想法,搞出了他自己用的对数和对数表。在完全独立的情况下,苏格兰数学家约翰·纳皮尔男爵(John Napier)发明了现在大家用的对数规则。如今一般都承认他们两人都是对数先驱。
图示:对数把乘除法转换成了加减法。
图示:比尔吉制作的世界上第一张对数表
但是要注意的是,通过对数表进行大数的计算,得到的常常是有误差的数,不是真值。除非是那种数零就可以计算的大数。但对于许多工程计算、甚至科学计算来说,这种精度已经足够。维基百科上提供了一个利用对数表进行大数乘法运算的例子。
对数是人们用于简化计算的工具,对数是人们用于简化计! 对数进入人们的研究视线是在1594年。当 时是所谓的“大航海时代”。需要测量船只在 海上的位置等等,大数字计算的需求增多。当 时也是对行星进行详细观测。从地心说转变为 日心说的时代,计算行星的轨道等等也是需要 进行复杂计算的。所以、“尽可能地简化计 4”也是时代的需求。在这个时代背景下 英国的数学家约翰·纳皮尔(John Napier, 1650~1617)研究了将对数作为计算工具。阿呆 10:02:05重复乘算几次够了? 为了理解对数,先回忆一下“倍乘米粒”的! 故事。比如说,第4天得到几粒来呢?从第一天 的1粒开始,第2天。第3天。第4天是2倍的3次 重复,所以是2°(2的3次幂),等于8粒。这就 是“指数”的计算。 那么反过来问,得到8粒米时是第几天呢?阿呆 10:03:10这就是“对数”的计算。因为米粒是以2的不断 自乘方式增加的,就变成了2自乘几次之后变成 8.再加上不乘2的第1天,结果就是3+1=4.第4 天。 那么,第几天拿到536870912粒米呢?和前 面一样,只要考虑2自乘几次之后变成这个数字 就可以了。因为2”—536870912,所以2自乘的次 数是29次,再加上第1天,答案是第30天。 对数和指数本质上是一样的,只是视角不 同而已 像这样一个数反复自乘之后得到另外一 的情况,反复乘的次数称作“对数”。例 求2自乘几次得到32时,对数是5(32-2° 例如:求2自乘几次得到536870912时 W 与 是29(536870912-2”) 由于我们在本文开头将“同一个数反复自乘的次数”称作“指数”。另外刚刚又说对数 是“(某个指定的数)反复自乘的次数”。那 么,指数和对数有什么区别呢? 实际上,指数和对数都是“反复自乘的次 数”,在这个意义上两者是相同的。但是,两 者的视角(因果关系)是不同的。指数是乘数 和反复自乘的次数已知的情况下使用的概念。 而对数是乘数和反复自乘后的结果已知、但反 复自乘的次数未知时使用的概念。 用文字描述不太方便,所以用“log”符 号来表示 表示对数时用“log”符号。也许看到9s价 号就会觉得比较复杂,其实完全不必。导( "2重复自乘得到8时的自乘次数”是不是 杂?用log符号可以简化,这种情况下可 咸;"log.8”(因为8=2’所以log.8-3) log右下方的小数字就是作反复自乘的数 称作“底数”(本例中为2)。末尾的数是反复乘后的结果,称作“真数”(本例中为8)。2重 复自乘得到32时(底数为2,真数为32),对数 (反复自乘的次数)是:"log.32”(值是5)。2 重复自乘得到536870912时(底数为2,真数为 536870912)的对数是:“log,536870912”(值 是29)。 当然,底数不一定非为2不可。比如: *log,1000”是10作反复自乘得到1000时(底数 为10.真数为1000)的反复自乘的次数,值是 3.又如:”log:81”是底数为3,真数为81时的对 数,值为4。另外,底为10的对数称作“常用对 数”,因为它是最常用的对数的缘故(后文详 述)。 再进一步说,到目前为止,我们举的例子 里底数都是整数,这也并非一定如此。对数的 底数除了1,任何正实数都可以,同样。对数的 值也不一定是整数。不管怎样,只要“底数 和“真数”定了,就决定了惟一的一个对数。
现在的学生很少用到、有的甚至是不知道有对数计算尺这个快捷的计算工具了!我是文革后第一届(七七届)高考进了部属工科大学的理工男,那时学校有计算中心的大型计算机,要上一次机非常难!要自已编程序经老师审查无错后,自已用打孔机穿打纸孔带(那时的输入都这样),一次上机只能上机只能计算一个题。刚入学一年,我们班二十八个人只有一位女同学拥有两件至宝:一件是可以开根号的按键计算器,另一件是单卡《三洋》牌录音机,这都是她父亲随冶金部专家代表団去日本考察时带回来的,不过这位同学很好,会把两件宝借出来供大家用用。我们绝大多数同学都是用计算尺完成力学理论、毕业设计计算的。那时用熟练了很快的,就是精度差点。
从理论上讲,对数是指数的逆运算。常用对数以10为底(记作:lg)、自然对数以e为底(记作ln),也就是说,任何一个数都可以换算成10、e的N次方,对数就是对其指数进行运算后,再查反对数表就是计算结果。计算尺直接是对数刻度可以直接得到结果。还把常用的三角函数表也刻在尺子上,这简直就是一本丰富又方便的数学用表!
谁说不敢答。无非屏蔽干扰认识世界。小了,终归有丝,丝不破,术小也,不能大数。莫道是无心插柳,古之算术奈何今人纳履,勾股平作了方程。唯用竭也,莫在买椟还珠了,连那叫计算机的小子都会。~~~妈呀,汗都下来了。~~还有我数学不差,你们倘咯不干了,我就痒痒了。
对普通人有什么用呢?跟英语一样。