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換底公式

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換底公式是高中數學常用對數運算公式,可將多異底對數式轉化為同底對數式,結合其他的對數運算公式一起使用。計算中常常會減少計算的難度,更迅速的解決高中範圍的對數運算。
中文名
換底公式
外文名
base changing formula for logarithms
使用特點
尋找特殊值,換對對數
適用學科
數學、計算機編程、建築工程
適用範圍
對數的計算,高中數學
公式成立條件
對數的底均大於零且不等於1

換底公式簡單介紹

換底公式是對數運算及其相關應用中一個非常重要的公式,其作用是將不同底數的對數轉化成同底數的對數,特別是將一般對數轉化成自然對數或常用對數,便於對數的的化簡與求值。 [1] 

換底公式公式

對於
,有

換底公式推導過程

法一:若有對數
,設
0)"> 。
則根據對數的基本公式
,
可得
則有
證畢。
法二:若有對數
,則
,且
於是
兩邊取以c為底的對數得
,即
證畢。
法三:若有對數
,則
,且
,x≠0,於是
從而
證畢。

換底公式推論

下面給出若干推論。由換底公式,易知

換底公式指數函數換底公式

在高等數學中有一種求導方法叫對數求導法,其原理就是指數函數的換底,把底為普通常數或變量的指數函數或冪指函數統統都變形為以e為底的複合函數形式。
這些都可以很容易地由對數換底公式及推論得到。

換底公式應用

換底公式對數計算

通常在處理數學運算中,將一般底數轉換為以e為底的自然對數或者是轉換為以10為底的常用對數,方便運算;有時也通過用換底公式來證明或求解相關問題;
在計算器上計算對數時需要用到這個公式。例如,大多數計算器有自然對數和常用對數的按鈕,但卻沒有[log2]的。要計算
,你只有計算
(或 ,兩者結果一樣);

換底公式工程技術

在工程技術中,換底公式也是經常用到的公式。
例如,在編程語言中,有些編程語言(例如C語言)沒有以a為底b為真數的對數函數,只有以常用對數(即以10為底的對數)或自然對數(即e為底的對數)。此時就要用到換底公式來換成以e或者10為底的對數,表示出以a為底b為真數的對數表達式,從而處理某些實際問題。
參考資料
  • 1.    孟盛.巧借換底公式,妙解對數問題[J].中學生數理化:高一使用,2023(1):19-20