对数的概念中,如果a(a>0,且a≠1)的b次幂等于N,即ab=N,那么数b叫做以a为底N的对数,记作:logaN=b,其中a叫做对数的底数,N叫做真数。由此可知,①负数和零没有对数;②a>0且a≠1,N>0;③loga1=0,logaa=1,alogaN=N,logaab=b。特别地,以10为底的对数叫常用对数,记作log10N,简记为lgN;以无理数e(e=2.718 28…)为底的对数叫做自然对数,记作logeN,简记为lnN。
对数式与指数式的互化,式子名称abN指数式ab=N(底数)(指数)(幂值)对数式logaN=b(底数)(对数)(真数)。通过这种互化,我们可以将指数表达式转换为对数表达式,从而简化某些数学问题的解决过程。
对数的运算性质,如果a>0,a≠1,M>0,N>0,那么 (1)loga(MN)=logaM+logaN。 (2)logaMN=logaM-logaN。 (3)logaMn=nlogaM (n∈R)。这些性质使我们能够灵活运用对数,解决更多复杂的数学问题。
公式中为什么要加条件a>0,a≠1,M>0,N>0?这是因为,当a≤0时,a的b次幂可能无法定义,尤其是在a为负数时,因为负数的非整数次幂在实数范围内可能不存在。同样,当M≤0或N≤0时,某些对数也不存在。
logaan=? (n∈R),根据对数的定义,logaan=n,因为a的n次幂等于a的n次方,这与对数定义相吻合。
对数式与指数式的比较。通过比较,我们可以更清晰地理解两者之间的关系。例如,指数表达式am·an=am+n,而对应的对数表达式为logaMN=logaM+logaN;指数表达式am÷an=am-n,而对应的对数表达式为logaMN=logaM-logaN;指数表达式(am)n=amn,而对应的对数表达式为logaMn=nlogaM。
在对数定义中,为什么要规定a>0,,且a≠1?这是因为,若a<0,某些N的值将不存在,例如log-28,在实数范围内没有定义。而当a=1时,任何数的任何次幂都等于1,导致对数失去意义。