Файл: Остапов Г.К. Логарифмы.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.04.2024

Просмотров: 149

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Придавая п достаточно большое значение, мы можем прежде всего достигнуть того, что

(10 -J- 3')" будет как угодно близко к значе­ нию 1.

Если затем придать достаточно большое

значение числу

R =

 

то

е,

а

следовательно,

и разность

между

дробью

 

 

и

1

будет

сколь угодно

мала. Поэтому

при выбранных

значениях п

т

правая

часть

 

последнего не-

и —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а+1

равенства,

а

следовательно,

и

(1 0 -f-З') " —

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(10 8)" будет

меньше,

чем

сколь

 

угодно

малое данное число т).

 

 

 

 

 

 

Если теперь положить, что

«-}-!

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

3 — (10 — 3 )^ = 6

и (10 + 3')"“" — 3 =

s',

то также ? < -q и с' < -q.

 

 

 

 

 

 

Равенства

 

з

 

 

 

 

 

 

а+I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 — ; =

(10 — о)Т

и

3 +

S' =

(10 +

8')”

показывают, что если в области рациональных чисел логарифма 3 при основании 10 и не существует, то все-таки могут быть указаны

рациональные дроби — и — которые яв­

ляются вполне точными логарифмами чисел

(они отличаются от 3 менее, чем на сколь угодно малое число rj) при основании, отлич­ ном от десяти менее, чем на сколь угодно 148 малое число г. Чтобы допущенная погрешность


не превышала границы, обусловленной харак­

тером самой задачи, можно одно из чисел Л-

и g ^ 1-, отличающихся друг от друга на дробь

1

— , которая с увеличением числа п может

быть сделана сколь угодно малой, рассматри­ вать как логарифм числа 3 при основании 10. На самом деле, при практических вычислениях за логарифм какого-либо положительного числа всегда принимают рациональное число, опреде­ ленное вышеуказанным способом.

Перейдем к рассмотрению элементарных методов вычисления логарифмов.

Видоизмененный метод Непера

Непер в «Прибавлении» дал два метода вы­ числения логарифма. Рассмотрим один из этих ме­ тодов, который был усовершенствован К- Ф. Лебединцевым [2 1].

Данный метод вычисления логарифмов выте­ кает из следующих соображений: чтобы опреде­ лить десятичный логарифм числа а с точностью

до — , где а и п — целые положительные числа,

п ’

достаточно знать, между какими последователь­ ными целыми степенями числа 10 заключается число ап. В самом деле, если мы имеем нера­ венства

10* < ап < 10*+1,

то из них следует, что

х_ х+1

10Т < а < 10~“".

149

X

Таким образом, искомый логарифм равен —

с точностью до-^- (с недостатком).

Определим по этому методу lg3 с точностью

до Для этого нам необходимо будет

узнать, между какими последовательными сте­ пенями числа 10 заключается число З100.

Непосредственным

 

умножением

 

находим,

что

 

 

 

 

 

 

 

З5 =

243, З10 =

2432 = 59049.

 

Отсюда ясно,

 

что число

З10 заключается между

59000 и 60000

или

 

 

 

 

 

59 -103 <

З10 < 60-103.

 

 

Возведя каждое из этих чисел

в квадрат,

найдем

 

 

 

 

 

 

 

3481 • 106<

З20 ;

3600-10°

(7)

или

34-108<

З30 <

36-108.

 

 

 

 

 

Возведя

каждое

число

снова

в

квадрат,

получим

 

 

 

 

 

 

 

1156-Ю16 <

З40 <

1296-1016

 

или

 

 

 

 

 

 

 

11 • 1018 <

З40 <

13-1018.

 

 

Возведя

каждое

число

снова

в

квадрат,

найдем

 

 

 

 

 

 

 

121-1036 <

3S0 <

169 • 1030.

(8)

Перемножив неравенства (7) и (8),

получим

103- 1014 <

3100<

104- 1044

 

или

 

 

 

 

 

 

 

150

1047 <310П< 1048,


откуда

10°-47 < 3 <

10°-48.

 

 

 

 

 

Итак,

искомый

lg 3 = 0,47 с

 

точностью

до 0,0 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

Приведем еще

 

вычисление

lg 3

с

точностью

до -jjjj-. Выше было найдено, что

З10 = 59049.

Далее находим

 

 

 

 

 

 

 

 

З20 =

590492 =

348678401

 

и затем

получим

такие “неравенства:

 

348678-104

 

<

З20

<

348679-104,

121576-1014

< 3 40

<

121578-1014,

147807-1033

< 3 80

<

147813-1033,

51537-1043

< 3 100

<

51540-1043,

 

2656-1092 < 3200

<

2157-1092,

 

7054-10187 < З400

<

7060-10187,

 

4975-10378 <

3800

<

4985-10378,

 

1321 • 10474 <

З1000

<

1325-10474,

 

1745-10951 < 32000

<

1756-10951,

 

304. ю 19°в< З4000

<

309. крое,

 

924-103814 < 38000

<

955-103814,

 

161-104769 <

З10000 <

168-104769,

 

259-109540 <

З20000 <

282-109540,

 

67Ю19083<

з40000 <

80. ю19083,

 

44Ю38168<

З80000 <

64. ю38168)

 

1 0 4 7 7 1 2 ^

3 1 0 0 0 0 0 ^ -

 

 

JQ47713

Таким

образом,

 

lg 3 = 0,47712

С

ТОЧНОСТЬЮ

Д0 105

Следует заметить, что при производстве действий надо пользоваться приемами прибли151


женных и сокращенных вычислений. Полезно также ограничиться вычислением одной только мантиссы искомого логарифма. Так, при вычис­ лении lg5l лучше определять lg5,l.

При вычислении логарифмов по этому ме­ тоду можно пользоваться для определения числа цифр степени а” следующим известным правилом: число цифр произведения равно или сумме числа цифр сомножителей, когда произ­ ведение начальных цифр представляет двузнач­ ное число, или сумме цифр сомножителей минус единица, когда произведение начальных цифр представляет однозначное число.

Для квадратов чисел будем иметь или вдвое больше цифр, или вдвое больше без одной.

Пользуясь этим правилом, можно произво­

дить вычисления по следующей схеме:

 

10' = 3

0 <

х <

1

102г =

9

0 <

2л <

1

104' = 81

1 < 4л: < 2

108'

=

6561

3 <

8л <

4

Ю16'

=

43046721

7 <

16х <

8

Ю33' ~

185302 . . . (16зн.)

15 <

32л <

16

10й ' ~

343368... (31 зн.)

30 < 64л < 31

102048' ~

139421 . . . (978 зн.)

977 < 2048л: < 978

 

0 <

л <~y

0 < л <

0,5

 

 

 

 

0,25 < х < 0,5

 

152

8

" 2

0,375 < х < 0,5