วันพฤหัสบดีที่ 1 กันยายน พ.ศ. 2559

[Math] ฟังก์ชั่นเอกซ์โพเนนเชียลและลอการิทึม

ทฤษฏีฟังก์ชั่น exponential และ logarithm

ทฤษฏีฟังก์ชั่น exponential และ logarithm

Exponent คืออะไร?
2 ด้วยเลขยกกำลัง 3
เลขชี้กำลังของตัวเลขกล่าวว่ากี่ครั้ง
เพื่อใช้ตัวเลขในการคูณ

ในตัวอย่างนี้: 23 = 2 × 2 × 2 = 8

(2 ใช้ 3 ครั้งในการคูณเพื่อให้ได้ 8)

Logarithm คืออะไร?
Logarithm ไปในทางอื่น

มันถามคำถาม "สิ่งที่เลขยกกำลังผลิตนี้หรือไม่":

คำถามลอการิทึม

และคำตอบเช่นนี้:

เลขชี้กำลังเพื่อลอการิทึม

ในตัวอย่างที่:

Exponent ใช้เวลา 2 และ 3 และให้ 8 (2, ใช้ 3 ครั้งในการคูณทำให้ 8)
Logarithm ใช้เวลา 2 และ 8 และให้ 3 (2 เป็น 8 เมื่อใช้ 3 ครั้งในการคูณ)
Logarithm กล่าวว่ามีกี่หมายเลขที่จะคูณเพื่อให้ได้หมายเลขอื่น

ดังนั้นลอการิทึมที่จริงให้เลขชี้กำลังเป็นคำตอบ:

แนวคิดลอการิทึม

(ดูว่า Exponents, Roots และ Logarithms เกี่ยวข้องกันอย่างไร)
การทำงานร่วมกัน
Exponents และ Logarithms ทำงานร่วมกันได้ดีเพราะ "Undo" กัน (ตราบใดที่ฐาน "a" เหมือนกัน):

เลขชี้กำลัง vs ลอการิทึม

พวกเขาเป็น "Inverse Functions"



ทำอย่างใดอย่างหนึ่งแล้วคนอื่น ๆ จะทำให้คุณกลับไปยังตำแหน่งที่คุณเริ่มต้น:

การทำขวานแล้ว loga จะให้ x กลับมาอีกครั้ง: เข้าสู่ a (a x x)
ทำ loga แล้วขวานให้ x กลับมาอีกครั้ง: a ^ (log a (x))


มันแย่มากที่เขียนแตกต่างกัน ... มันทำให้ทุกอย่างดูแปลก ดังนั้นมันอาจช่วยให้คิดว่าขวานเป็น "ขึ้น" และ loga (x) เป็น "ลง":

ไปขึ้นแล้วลงส่งกลับคุณกลับมาอีกครั้ง: ลง (ขึ้น (x)) = x
ไปลงแล้วขึ้นส่งกลับคุณกลับมาอีกครั้ง: ขึ้น (ลง (x)) = x


อย่างไรก็ตามสิ่งที่สำคัญคือ:

ฟังก์ชันลอการิทึมถูก "เลิกทำ" โดยฟังก์ชันเลขชี้กำลัง

(และในทางกลับกัน)

เช่นเดียวกับในตัวอย่างนี้:

ตัวอย่าง x คืออะไรใน log3 (x) = 5
เริ่มต้นด้วย: log3 (x) = 5
เราต้องการ "ยกเลิก" log3 เพื่อให้เราได้ "x ="

ใช้ฟังก์ชันเลขชี้กำลัง (ทั้งสองด้าน): 3 ^ (log3 (x)) = 3 ^ 5
และเรารู้ว่า 3 ^ (log3 (x)) = x, ดังนั้น: x = 35
คำตอบ: x = 243
และนอกจากนี้ยังมี:

ตัวอย่าง: คำนวณ y ใน y = log4 (1/4)
เริ่มต้นด้วย: y = log4 (1/4)
ใช้ฟังก์ชันเลขชี้กำลังทั้งสองด้าน: 4 ^ y = 4 ^ (log4 (1/4))
ลดความซับซ้อน: 4y = 1/4
ตอนนี้เป็นเคล็ดลับง่ายๆ: 1/4 = 4-1

ดังนั้น: 4y = 4-1
และอื่น ๆ : y = -1
คุณสมบัติของ Logarithms
หนึ่งในสิ่งที่มีประสิทธิภาพเกี่ยวกับ Logarithms ก็คือพวกเขาสามารถเปลี่ยนไปคูณเพิ่ม

loga (m × n) = logam + logan

"บันทึกของการคูณคือผลรวมของบันทึก"

ทำไมถึงเป็นจริง? ดูเชิงอรรถ
การใช้คุณสมบัตินี้และกฏหมายของคำสั่งเราจะได้รับสมบัติที่เป็นประโยชน์เหล่านี้:

loga (m × n) = logam + logan บันทึกการคูณคือผลรวมของบันทึก

loga (m / n) = logam - logan บันทึกการแบ่งเป็นความแตกต่างของบันทึก

loga (1 / n) = -logan นี้เพียงต่อไปนี้จากกฎ "หมวด" ก่อนหน้านี้เนื่องจาก loga (1) = 0

loga (mr) = r (logam) log ของ m ด้วยเลขยกกำลัง r คือ r เท่า log ของ m

จำไว้ว่าฐาน "a" จะเหมือนกันเสมอ!

หนังสือ logarithms ประวัติศาสตร์: Logarithms มีประโยชน์มากก่อนที่เครื่องคิดเลขได้คิดค้น ... ตัวอย่างเช่นแทนการคูณสองจำนวนมากโดยใช้ logarithms คุณสามารถเปลี่ยนเป็นนอกจาก (ง่ายมาก!)

และมีหนังสือที่เต็มไปด้วยตาราง Logarithm เพื่อช่วย

ให้เรามีความสนุกสนานโดยใช้คุณสมบัติ:

ตัวอย่าง: ลดความซับซ้อนของ loga ((x2 + 1) 4√x)
เริ่มต้นด้วย: loga ((x2 + 1) 4√x)
ใช้ loga (mn) = logam + logan: loga ((x2 + 1) 4) + loga (√x)
ใช้ loga (mr) = r (logam): 4 loga (x2 + 1) + loga (√x)
ยัง√x = x½: 4 loga (x2 + 1) + loga (x½)
ใช้ loga (mr) = r (logam) อีกครั้ง: 4 loga (x2 + 1) + ½ loga (x)
นั่นคือเท่าที่เราสามารถทำให้ง่ายขึ้น ... เราไม่สามารถทำอะไรกับ loga (x2 + 1)



คำตอบ: 4 loga (x2 + 1) + ½ loga (x)

หมายเหตุ: ไม่มีกฎสำหรับการจัดการ loga (m + n) หรือ loga (m-n)



นอกจากนี้เรายังสามารถใช้กฎลอการิทึม "ย้อนหลัง" เพื่อรวม logarithms:

ตัวอย่าง: เปลี่ยนเป็นลอการิทึมหนึ่ง: loga (5) + loga (x) - loga (2)
เริ่มต้นด้วย: loga (5) + loga (x) - loga (2)
ใช้ loga (mn) = logam + logan: loga (5x) - loga (2)
ใช้ loga (m / n) = logam - logan: loga (5x / 2)


คำตอบ: loga (5x / 2)

ลอการิทึมธรรมชาติและฟังก์ชันเลขชี้กำลังธรรมชาติ
เมื่อฐานเป็น e ("Euler's Number" = 2.718281828459 ... ) เราจะได้รับ:

ลอการิทึมธรรมชาติ loge (x) ซึ่งเขียนโดยทั่วไป ln (x)
ฟังก์ชัน Exponential ตามธรรมชาติเช่น
และความคิดเช่นเดียวกันว่า "เลิกทำ" คนอื่น ๆ ก็ยังคงเป็นความจริง:

ln (ex) = x

e (ln x) = x

และนี่คือกราฟของพวกเขา:

ลอการิทึมธรรมชาติ


ฟังก์ชั่น Exponential ตามธรรมชาติ

ฟังก์ชันลอการิทึมธรรมชาติฟังก์ชันเลขชี้กำลังธรรมชาติ
กราฟของ f (x) = ln (x)
กราฟของ f (x) = ex
ผ่าน (1,0) และ (e, 1)


(0,1) และ (1, e)

ln (x) กับ e ^ x
เป็นเส้นโค้งเดียวกันกับแกน x และแกน y- พลิก

ซึ่งเป็นอีกสิ่งหนึ่งที่แสดงให้คุณเห็นว่าเป็นฟังก์ชันที่ตรงกันข้าม

เครื่องคิดเลข ln
เครื่องคิดเลข Logarithm ธรรมชาติคือปุ่ม "ln"

พยายามใช้ Logarithms ตามธรรมชาติและฟังก์ชัน Exponential ตามธรรมชาติเมื่อทำได้

Logarithm ทั่วไป
เมื่อฐานเป็น 10 คุณจะได้รับ:

logarithm log10 (x) ซึ่งบางครั้งเขียนโดย log (x)
วิศวกรชอบที่จะใช้มัน แต่มันไม่ได้ใช้มากในทางคณิตศาสตร์

ปุ่มบันทึกเครื่องคิดเลข
เครื่องคิดเลข Logarithm ทั่วไปคือปุ่ม "log"

เป็นประโยชน์เพราะมันบอกคุณว่า "ใหญ่" ตัวเลขอยู่ใน decim

ไม่มีความคิดเห็น

แสดงความคิดเห็น