briggs)在與納皮爾交流后,意識到以10為底的對數在實際計算中更為便捷。他于1624年出版了《對數算術》,系統地列出了從1到以及到的常用對數表,精確到14位小數。這標志著“常用對數”體系的正式建立。
對數尺的發明
1620年,埃德蒙·甘特(edmund
gunter)基于對數原理發明了對數尺(slide
rule),成為工程師和科學家在計算器出現前的主要計算工具,持續使用了三百多年。
現代計算中的演變
隨著電子計算器和計算機的發展,手工查表和對數尺逐漸退出歷史舞臺,但對數的思想和應用被繼承并深化,尤其是在算法復雜度分析、信號處理、數據可視化等領域。
五、lg
函數的圖像與性質函數
的圖像具有以下特征:定義域:值域:全體實數圖像形狀:在
處,當
時,,函數單調遞增當
時,圖像在
時趨向負無窮,在
時趨向正無窮圖像始終位于
y
軸右側,以
y
軸為垂直漸近線這種“對數級增長”在算法分析中被視為非常高效的時間復雜度。這種“對數級增長”在算法分析中被視為非常高效的時間復雜度。
六、lg
的實際應用領域科學計算與工程其中
是聲強,
是參考強度。對數尺度能有效壓縮巨大的強度范圍(如從耳語到噴氣發動機)。其中
是聲強,
是參考強度。對數尺度能有效壓縮巨大的強度范圍(如從耳語到噴氣發動機)。每增加1級,能量約增加31。6倍。每增加1級,能量約增加31。6倍。其中
是氫離子濃度。ph=7為中性,小于7為酸性,大于7為堿性。其中
是氫離子濃度。ph=7為中性,小于7為酸性,大于7為堿性。
計算機科學與信息技術算法復雜度分析:
在時間復雜度中,
表示“對數時間”,如二分查找、堆操作等。這類算法效率極高,即使數據量翻倍,運行時間僅增加一個常數。
信息論:
信息熵的單位“比特”(bit)基于以2為底的對數,但轉換時常涉及
lg。例如,。數據壓縮與編碼:對數用于衡量信息量和編碼效率。天文學與測量星等系統:恒星的視星等使用對數尺度,亮度每差5等,光度差100倍,即每等對應
關系。
大尺度數據表示:宇宙中的距離、質量、能量跨度極大,使用對數坐標圖可清晰展示。金融與經濟復利計算中,求解時間或利率常需使用對數。經濟增長、通貨膨脹等長期趨勢在對數圖上呈現線性,便于分析。在生物學和醫學領域,微生物的生長以及藥物在體內的代謝動力學過程中,常常會出現一些呈指數增長或衰減的現象。這些過程的時間分析通常會使用對數來進行處理。
例如,微生物的繁殖速度可能會隨著時間的推移而呈現出指數級別的增長。通過對微生物數量取對數,可以將這種指數增長轉化為線性關系,從而更方便地分析和預測微生物的生長趨勢。
同樣,在藥物代謝動力學中,藥物在體內的濃度也可能會隨著時間的推移而發生指數級別的變化。使用對數可以將這種復雜的變化轉化為更易于理解和分析的形式。
此外,在計算半數致死量(ld50)時,也會涉及到概率對數轉換。半數致死量是指在一定條件下,能夠導致一半實驗動物死亡的藥物劑量。通過對實驗數據進行概率對數轉換,總之,對數可以更準確地估計出
ld50
的值,并評估藥物的毒性。
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