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討論:對數

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對數是中學初等數學中的重要內容,那麼當初是誰首創「對數」這種高級運算的呢?在數學史上,一般認為對數的發明者是十六世紀末到十七世紀初的蘇格蘭數學家——納皮爾(Napier,1550-1617年)男爵。

  在納皮爾所處的年代,哥白尼的「太陽中心說」剛剛開始流行,這導致天文學成為當時的熱門學科。可是由於當時常量數學的局限性,天文學家們不得不花費很大的精力去計算那些繁雜的「天文數字」,因此浪費了若干年甚至畢生的寶貴時間。納皮爾也是當時的一位天文愛好者,為了簡化計算,他多年潛心研究大數字的計算技術,終於獨立發明了對數。

  當然,納皮爾所發明的對數,在形式上與現代數學中的對數理論並不完全一樣。在納皮爾那個時代,「指數」這個概念還尚未形成,因此納皮爾並不是像現行代數課本中那樣,通過指數來引出對數,而是通過研究直線運動得出對數概念的。

  那麼,當時納皮爾所發明的對數運算,是怎麼一回事呢?在那個時代,計算多位數之間的乘積,還是十分複雜的運算,因此納皮爾首先發明了一種計算特殊多位數之間乘積的方法。讓我們來看看下面這個例子:

  0、1、2、3、4 、5 、6 、7 、8 、9 、10 、11 、12 、13 、14  、……

  1、2、4、8、16、32、64、128、256、512、1024、2048、4096、8192、16384、……


  這兩行數字之間的關係是極為明確的:第一行表示2的指數,第二行表示2的對應冪。如果我們要計算第二行中兩個數的乘積,可以通過第一行對應數字的加和來實現。

  比如,計算64×256的值,就可以先查詢第一行的對應數字:64對應6,256對應8;然後再把第一行中的對應數字加和起來:6+8=14;第一行中的14,對應第二行中的16384,所以有:64×256=16384。

  納皮爾的這種計算方法,實際上已經完全是現代數學中「對數運算」的思想了。回憶一下,我們在中學學習「運用對數簡化計算」的時候,採用的不正是這種思路嗎:計算兩個複雜數的乘積,先查《常用對數表》,找到這兩個複雜數的常用對數,再把這兩個常用對數值相加,再通過《常用對數的反對數表》查出加和值的反對數值,就是原先那兩個複雜數的乘積了。這種「化乘除為加減」,從而達到簡化計算的思路,不正是對數運算的明顯特徵嗎?

  經過多年的探索,納皮爾男爵於1614年出版了他的名著《奇妙的對數定律說明書》,向世人公佈了他的這項發明,並且解釋了這項發明的特點。

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