指數與對數函數
換底公式
大多數計算器只有兩個對數鍵:常用對數(底 10)和自然對數(底 e)。那要怎麼算其他底的對數,比如以 3 為底 20 的對數?換底公式就是這座橋梁:它把任意對數改寫成你的計算器認識的某個底下兩個對數之比。
公式是 log_b(x) = log_c(x) / log_c(b),其中 c 是你選定的任意新底(常用 10 或 e)。分子取那個數的對數,分母取原底數的對數,二者都在新底下,再相除。人們最常把它寫成 log_b(x) = ln(x) / ln(b) 或 log(x) / log(b)。
值得了解它為何成立:若 y = log_b(x),則 b^y = x;對兩邊取以 c 為底的對數得 y · log_c(b) = log_c(x),相除即可分離出 y。一個實用的體會是:換底只是把每個值乘以一個固定常數——不同底的對數互為按比例縮放的副本,形狀從不改變。
log_3(20) = ln(20) / ln(3) ≈ 2.996 / 1.099 ≈ 2.727。驗證:3^2.727 ≈ 20。改用底 10 也得到相同答案:1.301 / 0.477 ≈ 2.727。
無論用底 10 還是底 e,都得到相同的值——區別只在縮放上。
另見