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为什么以e为底的对数称为自然对数?

在中学教科书中,除了常用对数lg x外,还有自然对数ln x,它表示以e为底的对数,这里e=2.718281828…为什么把以e为底的对数称为自然对数呢?

在现代的教科书中,对数函数是按指数函数的反函数来定义的,但历史上并非如此。对数是苏格兰数学家约翰·纳皮尔于1614年首先提出来的。纳皮尔发明的对数可把两个数的乘法运算转换成加法运算,从而大大简化了当时天文、航海等科学领域中遇到的繁杂计算问题。一个满足下列性质的函数

y=f(x),(x>0);

f(x1x2)=f(x1)+f(x2),f(1)=0.

称为一个对数函数人们在寻求对数函数的过程中发现了下列一个事实:任意给定一个正的常数c,并在第一象限中考虑双曲线y=c/x,(x>0),如图所示。

设s为任意一个正数,并把图中阴影部分的面积记为Lc(s)。我们约定,当s=1时,这个面积为0;当s>1时,其面积为正;而当s<1时,其面积为负。在这种约定下,函数Lc(s)就是一个对数函数

现在,我们把c=1所对应的对数函数记为y=L(s)。当时有人就把L(s)称作自然对数,这是因为它是对数函数Lc(s)中最为简单的对数函数,为了便于计算,还可用它去表示其他对数函数。实际上,早在纳皮尔提出对数的第二年,有人就利用它编制出了对数表,并附录在纳皮尔的书中。但当时人们并不知道什么是数e,也没有“对数函数的底”这个概念。

到了18世纪,欧拉把对数函数与指数函数联系起来,将对数函数看成指数函数的反函数,这时才有了对数函数的底这个概念。欧拉还发现,被人们称作自然对数底的数恰好就是数e。

【科学家】约翰·纳皮尔

约翰·纳皮尔(1550—1617)是苏格兰数学家、物理学家兼天文学家。出身于苏格兰贵族家庭。他最为人所熟知的是发明了对数。纳皮尔发表的一篇论文里讨论了一种计算乘法的简便方法,并且介绍了后来被称为“纳皮尔算筹”或“纳皮尔的骨头”的计算器。另外他对小数点的推广也有贡献。

1590年,纳皮尔开始研究对数。1614年和1619年,纳皮尔分别出版了《奇妙的对数定理说明书》和《奇妙对数定律的构造》,引起了人们的广泛兴趣。

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【本文关键词】自然对数 极限