來之不易的「對數」

在數學中,對數是對求冪的逆運算,正如除法是乘法的倒數,反之亦然。 這意味著一個數字的對數是必須產生另一個固定數字(基數)的指數。 “對數”一詞是蘇格蘭數學家納皮爾首先創造的,意思是“比數”。對數的重要性可以用伽利略的一句話來體現:“給我空間、時間及對數,我就可以創造一個宇宙!”

十六世紀中期,瑞士鐘錶匠標爾基不僅精通鐘錶修理,還會修理天文儀器。他結識天文學家開普勒後,發現開普勒每天與天文數字打交道,由於數字很大,計算量非常繁重。於是標爾基產生了簡化計算的思想,因此可以說最早研究“對數”的就是標爾基。

構造對數表的主要困難在於取什麼數作底數。把底數取大一點就會出現:對數每增加萬分之一,真數就增加十倍,真數變化太快,會導致真數表不好用。最後經過反覆演算,標爾基取的底數是

來之不易的“對數”

,他發現這樣的底數可以使對數和真數變化速度差不多。雖然標爾基是歷史上第一位研究“對數”的人,但是真正使“對數”廣泛流傳的卻是納皮爾。

納皮爾在1614年出版了《奇妙的對數定律說明書》,書中藉助運動學,用幾何術語闡述了對數方法,書中取的對數的底數是。這個數表的出版震驚了數學界,許多人對這個表很感興趣,其中就包括英國牛津大學數學天文學教授布里格斯。1616年布里格斯訪問納皮爾,他建議為了實用方便,可以把對數的底由改為,因為以10為底在數值計算上更具優越性。然而,第二年納皮爾就去世了,於是布里格斯與荷蘭數學家弗拉寇合作,利用10年時間計算出了從1到20000和從90000到100000,以10為底的14位的對數表,之後,弗拉寇又補充了從20000到90000的對數表。

布里格斯的對數表便是現在四位常用對數表的先驅。法國著名數學家和天文學家拉普拉斯說:“對數的算法,不僅免除大數計算時不易避免的錯誤,並且數月的工作可用數天完成,這就相當於延長了天文學家的生命”。

我們可以看看布里格斯的工作量是相當大的!以計算

來之不易的“對數”

為例:

來之不易的“對數”

……

依次遞進,進行22次開方,求出真數約為0.5000,其相應對數為0.69990。

實際上對數的發現要早於指數,在沒有計算機、計算器的時候,我們學習對數都離不開常用對數表,它的出現無論是在數學領域還是在天文領域都發揮了重要作用。

來之不易的“對數”


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