Файл: Остапов Г.К. Логарифмы.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.04.2024

Просмотров: 130

Скачиваний: 3

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

По первой прямой пусть точка движется пропор­ ционально-замедленно, а по второй равномерно

(рис. 2).

 

А

С________ б_

Рис. 2

_______ _____ ,____

 

Л,

С,

П е р в о е п о л о ж е н и е .

Рассмотрим движе­

ние точки вправо. Пусть точка за некоторый промежуток времени прошла путь по первой прямой, равный АС. Обозначим ВС через х. Тогда АС = АВ ВС, или АС = г х, и в то же время точка, двигающаяся по второй прямой, пройдет путь АХВХ— Lx. Если точки будут иметь

в А и Ах одинаковые

скорости в одно

время,

то получим

 

 

АС <

АХВХ.

(5)

В т о р о е п о л о ж е н и е . Пусть скорость точ­ ки, двигающейся по второй прямой, равна ско­ рости первой точки в С. Предположим дальней­ шее ее движение равномерным. Теперь точка, двигающаяся по .второй прямой, пройдет путь

АХСХ< АС.

(6)

Составим следующую пропорцию:

АХСХ х

= Т ’

откуда

AiCi = — АХВХ,

но АХСХ< АС, поэтому ~ АХВХ< АС. Отсюда

АХВХ< ^ А С .

(7) 29

Учитывая неравенства (5) и (7), записываем

АС < А1В1< ~ АС.

(8)

Предположим, что даны два числа М и N, причем М < N. Тогда можем написать пропор­

цию Логарифмируя ее, найдем

Неравенство (8) теперь можем записать в та­ ком виде

r — x < Lx < J -(r — х),

н0 х ~ ~N~ г> а П0ЭТ0МУ после подстановки х в последнее неравенство получим

N — M

< LM LN < г

N — M

N

 

М

За приближенное значение разности логариф­ мов двух чисел Непер брал полусумму найденных границ интервала. Этот прием заменяет ему интерполирование и дает результат с погреш­ ностью, которую можно оценить.

Метод вычисления логарифмов, примененный Непером

Вычисление последовательности

10’, ю ф —ф ), ш ф - ф ф ...

30 до члена, равного половине первого, потребовал0


бы чрезвычайно большой работы, а именно вы­ числения более 6 900 000 членов. Поэтому Непер избрал путь, который может показаться слож­ ным, а в действительности этот метод не только облегчил работу, но и сделал ее вообще воз­ можной. Так, в первой последовательности он вычислил только 101 член, затем составил вто­ рую геометрическую прогрессию, первый член которой совпадал с первым членом первой про­ грессии, а второй совпадал или в крайнем случае приближался к 101-му члену первой последова­ тельности. Во второй последовательности он вы­ числил 51 член.

Следует заметить, что при вычислении 51-го члена гео­ метрической прогрессии Непер сделал вычислительную ошибку, т. е. 51-й член должен был быть не 9 995 001 222 927, а 9 995 001 224 804, и, таким образом, последний знак в логарифмах Непера не верен. Для того чтобы исправить эту ошибку, логарифмы Непера должны быть увеличены

приблизительно на

их величины.

 

Подобным же образом он перешел затем к

 

третьей последовательности й после вычисления

 

21 члена

в последней — к четвертой, знамена­

 

тель которой ^ ---- i^o) ’ а 70-й член равен при­

 

близительно половине

107.

 

После

составления

первой геометрической

 

прогрессии, а затем последующих Непер при­

 

ступает к нахождению приближенных логариф­

 

мов чисел этих прогрессий при помощи нера­

 

венства

 

 

 

107

N — M < LM — LN < 107 N — М

 

 

N

М

31

 

 

 


Бюрги (1552— 1632)

Как уже отмечалось, независимо от Непера, швейцарский математик Иоост Бюрги составил таблицу логарифмов, которую он опубликовал лишь в 1620 г. под заглавием «Арифметические и геометрические таблицы прогрессий». Над таб­ лицей логарифмов Бюрги работал с 1603 по 1611 г.

Бюрги был неутомимым вычислителем. Он придумал сокращенное умножение, которым мы пользуемся в настоящее время. Кроме того, независимо от нидерландского математика Стевина (1548—1620) Бюрги в своих вычислениях отделяет десятичные дроби от целой части числа иногда точкой, иногда дужкой. Бюрги также изобрел основанный на правиле ложного положения метод приближенного вычисления корней алгебраических уравнений высших сте­ пеней. Он усовершенствовал простаферетический метод и дал доказательство используемых здесь формул. Бюрги независимо от французского математика Виета (1540—1603) и Стевина от­ крыл способ вычисления синуса угла, кратного данному углу. Эти гониометрические расчеты привели его к очень важному открытию — к ло­ гарифмам.

Для практики вычисления логарифмы Бюрги имели такое же значение, как и таблицы Не­ пера, но для теории логарифмов Бюрги сделал гораздо меньше.

При составлении таблицы логарифмов Бюрги

сопоставлял две

прогрессии:

арифметическую

и геометрическую.

Он брал

следующие про-

32 грессии:

 

 

Aritmetifc^e^nbGeometrifc^eFrogrefsf

 

^Tabuhn/fambt

cjrunbficb<ni vru*rrtebt/wi< folcb? nuc^ficf) "

§

in allerlty K<cbn4inqm зидеЬгдифсп/rnb хкг|г4пЪхпкчгС<л (Ы.

 

Q-j).-/Z.

fJj °

-s.—■{/ y\

Giebnicft/ 3n tot m<n Qtabt ргад/ btx) pant

'■v—„-:.?^<^/t"t Univcrliiet SSudjbtiiittn/JJm^atr! \ 6 io.

Заглавный лист из таблицы Бюргн

 

Бюрги

 

 

арифметическую

 

 

 

п,

О, 10,

20,

. . . ,

10

и геометрическую

 

 

 

 

Ю8, 108 1 +

_L_ I

108

1

 

 

104

 

 

 

109 (1

J _ \»

104

 

3 Г. К. Остапов


Числа арифметической прогрессии ои назы­ вает красными числами, и они были напечатаны красной краской. Числа геометрической про­ грессии он именует черными числами, и они напечатаны черной краской.

При помощи таблицы Бюрги находит черные числа, т. е. его таблица является первой табли­ цей антилогарифмов. Чтобы вычислить черные числа, нужно произвести сложение, т. е. каж­ дое черное число получается из предыдущего путем прибавления одной его десятитысячной.

Если разделить члены арифметической и геометриче­ ской прогрессий на 108, то основанием логарифмов Бюрги будет 1 0001-й член геометрической прогрессии, т. е.

/, \ ш*

|^1 -f- • Это число у Бюрги вычислено до восьмого

десятичного знака и равно 2,71814593. Как видим, оно совпадает с е до третьего десятичного знака.

Таким образом, здесь мы имеем натураль­ ные логарифмы. Однако идея рассматривать числа как степени одного определенного осно­ вания, а логарифмы как показатели была Бюрги совершенно чужда.

Бригс (1556— 1630)

Введение логарифмов было оценено по до­

стоинству

во многих странах и в

частности

в Англии,

так как оно отвечало

назревшим

потребностям времени развивающейся науки. От книги Непера «Описание» пришел в вос­

хищение выдающийся английский математик Генри Бригс. Он был два раза у Непера (в 1615 34 и 1616 гг.) и задался целью составить таблицы

логарифмов, отвечающие десятичной системе счисления, а также более обширные. Введение десятичных логарифмов обыкновенно приписы­ вают Бригсу и называют их «бригсовыми лога­ рифмами», но это не вполне правильно.

Бригс предлагал систему логарифмов, в кото­ рой логарифм полного синуса (полный синус брался равным 1010) полагался равным нулю, а логарифму одной десятой полного синуса (109) давалось значение полного синуса (об этом он писал в предисловии к книге «Логарифмическая арифметика»). О своей новой системе логариф­ мов Бригс сообщил Неперу при первой встрече,

но Непер

сказал, что он думал об этой пере­

мене и что лучше всего принять 0 за лога­

рифм

1, а 1010 — за

логарифм полного

синуса.

Бригс

согласился с тем, что это будет удобнее.

У Непера в «Описании» есть намек на более

удобную

систему логарифмов. Так, он пишет

[1, стр.

14]: «. . . Если

я увижу, что

ученым

приятна польза этого изобретения, то может

быть

в скором времени я дам

объяснение спо­

соба,

как

улучшить

этот канон

или переделать

заново в улучшенном виде, чтобы, таким обра­

зом,

трудами многих вычислителей

выпустить

в свет его более тщательно и точно

исполнен­

ным, чем было возможно для одного. Ничто

сначала не бывает совершенным».

 

опреде­

В

«Устройстве»

Непера совершенно

ленно сказано о десятичной системе логариф­

мов (указывается 0 как логарифм 1,

а

10 — как

логарифм 1010). Кроме того, Непер дает два

метода вычисления этих логарифмов.

 

 

В

«Рабдологии»

он

пишет

следующее [1,

стр.

44]:

«Теперь мы нашли гораздо более прек35

3*


расную разновидность этих самых логарифмов и решили опубликовать как способ вычисления, так и способ их употребления. Однако самое вычисление новых таблиц... мы представляем людям, опытным в этого рода занятиях, и прежде всего ученейшему д-ру Генри Бригсу, профессору геометрии в Лондоне и моему дра­ жайшему другу».

Итак, десятичные логарифмы были введены Непером, а составил их Бригс, который исполь­ зовал два метода вычисления, предложенные Непером.

В 1617 г. Бригс издал таблицу десятичных логарифмов, которая содержала логарифмы пер­ вых тысяч чисел с четырнадцатью знаками. В 1624 г. он выпустил капитальный труд «Ло­ гарифмическая арифметика». Таблицы этой книги

дают десятичные логарифмы с

14 знаками для

чисел от 1 до 20 000 и от

90 000 до 100 000,

а в некоторых экземплярах

до

101 000.

Пробел был заполнен голландским математиком Блан­ ком (1600— 1667) в 1628 г. Он дает логарифмы всех чисел от 1 до 100 000, но только с 10 знаками. В приложении содержится таблица десятичных логарифмов тригонометри­ ческих линий с промежутками для аргумента в Г .

Затем Бригс подготовил более обширные таблицы, но не успел их издать; после его

смерти

эти

таблицы обработал Геллибранд

(1597— 1637), а

опубликовал Влакк под загла­

вием «Британская тригонометрия». В них лога­

рифмы синусов даны с 14, а логарифмы танген­

сов с

10 знаками. Градус и минута делятся

соответственно

на 100 минут и 100 секунд,

а

так

как

это

деление было необычно, то

36 в

1633 г. Влакк

выпустил «Искусственную три-