指數與對數函數
指數函數
想像銀行裡的錢每年按相同的百分比增長,或者一則謠言每天翻一倍地傳播。這個數量不是每一步加上一個固定的數,而是每一步乘以一個固定的倍數。能描述這種反覆相乘的函數,就是指數函數。
正式地說,指數函數的形式為 f(x) = b^x,其中底數 b 是不等於 1 的正常數,而變量 x 位於指數的位置上。這正是它與冪函數(如 x^2)的關鍵區別:冪函數裡變量是底數、指數是固定的。當 x 每增加 1,輸出就乘以 b;若 b > 1,圖形越來越陡地上升,若 0 < b < 1,圖形則向零下降。
每個指數函數 f(x) = b^x 都經過點 (0, 1),因為對任何允許的底數都有 b^0 = 1。它的輸出永遠是正的,所以圖形永不接觸 x 軸——x 軸是它無限趨近卻永不到達的水平漸近線。我們排除 b = 1(那會得到常數 1)以及 b ≤ 0(那在分數指數下會失效)。
對 f(x) = 2^x:f(0) = 1,f(1) = 2,f(2) = 4,f(3) = 8。每一步都把上一個輸出乘以 2。即使 f(-1) = 1/2 也仍為正。
x 上等量的步長會帶來輸出上等倍的跳躍。
不要把 f(x) = 2^x(變量在指數上,是指數函數)與 f(x) = x^2(變量在底數上,是冪函數)混為一談。它們的行為大不相同:無論 x^2 一開始看起來多大,2^x 最終都會超過它。
又稱
另見