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对数怎么算:换底公式与常用对数手算示例

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对数怎么算,核心是把它翻回指数:logₐ N = b 的意思就是 a 的 b 次方等于 N。真数正好是底数的整数次幂时,直接数指数;其余情况用换底公式化成以 10 为底的常用对数(记作 lg),再用 lg2、lg3、lg7 这几个值拼出结果。下面给定义与运算法则的速查表,再做几道能验算的手算例题。

定义与运算法则速查

对数 logₐ N 要求底数 a > 0 且 a ≠ 1,真数 N > 0。四条运算法则是手算的全部工具:

法则 写法 例子
积的对数 logₐ(MN) = logₐ M + logₐ N lg6 = lg2 + lg3
商的对数 logₐ(M/N) = logₐ M − logₐ N lg5 = lg10 − lg2 = 1 − lg2
幂的对数 logₐ Mⁿ = n·logₐ M lg8 = 3lg2
换底公式 logₐ b = lg b ÷ lg a(10 可换成其他底数) log₂10 = lg10 ÷ lg2

前三条把乘、除、乘方降一级,变成加、减、乘;换底公式负责把任意底数统一成 10,方便代入常用对数的近似值。log₂10 按换底公式等于 1 ÷ 0.3010,约为 3.322。

另有两个特殊值随时要用:logₐ 1 = 0,logₐ a = 1。还有一条由定义直接得到的恒等式:a 的 logₐ N 次方等于 N,比如 2 的 log₂5 次方就是 5。手算时先看真数能不能写成底数的整数次幂,能就直接数指数,不能再拆成积、商、幂,最后才用换底公式。

对数定义:对数与指数互化及取值条件

要背的三个常用对数

1 到 9 的常用对数里,只要记住 lg2 ≈ 0.3010、lg3 ≈ 0.4771、lg7 ≈ 0.8451,其余都能推出来:lg4 = 2lg2,lg5 = 1 − lg2,lg6 = lg2 + lg3,lg8 = 3lg2,lg9 = 2lg3。

lg2 到 lg9 的近似值与推导来源

推出来的值和查表值有时差最后一位。比如 lg6 用 0.3010 + 0.4771 得 0.7781,四位对数表上是 0.7782,原因是两个近似值各自四舍五入过。考试按题目给的近似值算即可。

手算例题

例 1:真数是底数的整数次幂。 log₃81:3⁴ = 81,所以结果是 4。log₂(1/8):2⁻³ = 1/8,结果是 −3。

例 2:底数和真数是同一个数的幂。 log₈32:8 = 2³,32 = 2⁵,用换底公式化成以 2 为底,得 5 ÷ 3 = 5/3。验算:8 的 5/3 次方,先开立方得 2,再五次方得 32。

例 3:拆成已知对数。 lg72:72 = 2³ × 3²,所以 lg72 = 3lg2 + 2lg3 ≈ 0.9030 + 0.9542 = 1.8572。

例 4:小于 1 的真数。 lg0.03 = lg3 + lg10⁻² ≈ 0.4771 − 2 = −1.5229。真数在 0 和 1 之间,常用对数就是负数。

例 5:换底到常用对数。 log₃7 = lg7 ÷ lg3 = 0.8451 ÷ 0.4771 ≈ 1.771。验算方向:3¹ = 3,3² = 9,7 在两者之间,结果应在 1 和 2 之间,对得上。

自然对数 ln 也能这样换:ln x = lg x ÷ lg e,其中 lg e ≈ 0.4343。

四个常见错误

  1. 把 lg(M + N) 拆成 lgM + lgN。 积的对数才能拆成和,和的对数没有拆法。
  2. 换底公式分子分母放反。 真数在分子、底数在分母,记成「上真下底」。
  3. 忘了真数为正。 lg(−3) 在实数范围内无意义,解方程后要回代检查。
  4. 把 lg2 的近似值当精确值。 0.3010 是近似值,结果用约等号,末位可能差 1。

对数运算四个错误写法与正确写法

把推导排进作业

本站编辑器只负责排版,数值要自己推。对数的底数用下标输入,比如 \log_{3}7;常用对数写 \lg,自然对数写 \ln,输入命令时符号随打随显,按空格结束命令。例 3 的整条推导如下:

\lg72=\lg\left(2^{3}\times3^{2}\right)=3\lg2+2\lg3\approx0.9030+0.9542=1.8572

MathTool 编辑器里写好的 lg72 拆分推导

点代码块下方的「在编辑器中打开」,这一行就会载入编辑器;换底那一步写成分式时,在可视化模式下按 / 出分数线(LaTeX 模式里写 \frac)。编辑和预览免费且不用登录,导出进 Word 要登录并开通本站会员。如果在别的软件里改对数公式时遇到问题,可以看 Word公式对象编辑 那篇的三项检查。

现在能做的一件事:挑一个课本上的对数题,照例 3 的格式把「分解真数 → 用法则拆开 → 代入近似值」写成一行,写完用指数反推验算。

延伸阅读

常见问题

log以2为底怎么算?
真数是2的整数次幂时直接数指数,比如以2为底64的对数是6,因为2的6次方是64。其他真数用换底公式,化成常用对数相除:以2为底12的对数等于lg12除以lg2。lg12等于2倍lg2加lg3,约1.0791,除以0.3010约得3.585。验算时看2的3.585次方是否接近12。