对数(logarithm)是对求幂的逆运算,一个数字的对数是必须产生另一个固定数字(基数)的指数。
对数的符号log出自logarithm,如果a的x次方等于N(a>0,且a不等于1),那么数x叫做以a为底N的对数,记作x=logaN。其中,a叫做对数的底数,N叫做真数
对数符号
以a为底N的对数记作。对数符号log出自拉丁文logarithm,最早由意大利数学家卡瓦列里(Cavalieri)所使用。20世纪初,形成了对数的现代表示。为了使用方便,人们逐渐把以10为底的常用对数及以
无理数e为底的自然对数分别记作lgN和lnN。
3、对数的定义
如果,即a的x次方等于N(a>0,且a≠1),那么数x叫做以a为底N的对数(logarithm),记作。其中,a叫做对数的底数,N叫做真数,x叫做“以a为底N的对数”。
特别地,我们称以10为底的对数叫做常用对数(common logarithm),并记为lg。
称以无理数e(e=2.71828...)为底的对数称为自然对数(natural logarithm),并记为ln。
零没有对数。
在实数范围内,负数无对数。在复数范围内,负数是有对数的。
事实上,当,,则有e(2k+1)πi+1=0,所以ln(-1)的具有周期性的多个值,ln(-1)=(2k+1)πi。这样,任意一个负数的自然对数都具有周期性的多个值。例如:ln(-5)=(2k+1)πi+ln 5。
4、对数函数
定义
函数叫做对数函数(logarithmic function),其中x是自变量。对数函数的
定义域是。
函数基本性质
1、过定点,即x=1时,y=0。
2、当时,在上是减函数;当时,在上是增函数。
复变函数
,e是
自然对数的底,i是虚数单位。它将
指数函数的定义域扩大到复数,建立了
三角函数和指数函数的关系,它在复变函数论里占有非常重要的地位,被誉为“数学中的天桥”。
的推导:
因为
在的展开式中把x换成±ix.
所以
将公式里的x换成-x,得到:
,然后采用两式相加减的方法得到:,.这两个也叫做
欧拉公式。将中的x取作π就得到:
.这个恒等式也叫做欧拉公式,它是数学里最令人着迷的一个公式,它将数学里最重要的几个数字联系到了一起:两个
超越数:自然对数的底e,
圆周率π,两个单位:虚数单位i和
自然数的单位1,以及被称为人类伟大发现之一的0。数学家们评价它是“上帝创造的公式”。