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対数関連の公式

(関連記事:常用対数の近似値の算出

対数は「xを何乗したらzになるか」を求めるものと捉える。
z=xyでのyを知りたい場合にy=logxzと書く。
xを底(base)、zを真数(anti-logarithm、逆対数)と呼ぶ。
底が10の場合を常用対数(log10)。底がeの場合を自然対数(natural logarithm)と呼び、logelnとも書く。

公式

  1. z=xyy=logxz,

  2. xlogxz=xy=z(冪の底と指数にある対数の底が同じ場合は、指数部の対数の真数のみに),

  3. logxxy=logxz=y(対数の底と真数の冪の底が同じ場合は、真数の指数に),

  4. x1=xlogxx=1, x0=1logx1=0,

  5. zp=(xy)p=xyxyxyp=xy+y++yp=xpy
      logxzp=logx(xy)p=logxxpy=py=plogxz(真数の指数は係数に出せる)

  6. z1=xa,z2=xb;z1z2=xaxb=xa+b
      
      logz1z2=logxaxb=logxa+b=(a+b)logx=alogx+blogx=logxa+logxb=logz1+logz2
      logz1/z2=logxaxb=logxab=(ab)logx=alogxblogx=logxalogxb=logz1logz2
      (対数を取ると、乗除が加減算に)

  7. z=xyで両辺の対数を取ると、logaz=logaxy=ylogaxy=logazlogax
    上式で、対数の底をxとするとy=logxzlogxx=logxz1=logxz logxz=logazlogax (対数の底の変換)
    逆に、対数の底をzとすると、y=logzzlogzx=1logzx logxz=1logzx(底と真数の入れ替えで逆数に)

  8. logxpz=logxzlogxxp=logxzplogxx=logxzp1=1plogxz=logxz1p(底のp乗は真数の1/p乗)
      (y=logxpz(xp)y=(xy)p=zxy=zp=z1py=logxz1p)

  9. logxpzp=logazplogaxp=plogazplogax=logazlogax=logxz(底と真数のp乗は相殺)
      (xlogxpzp=logxzplogxxp=plogxzplogxx=logxz1=logxz)
      (zp=(xp)y=(xy)pzpp=(xy)ppz=xy)

  10. logablogbc=logxblogxalogxclogxb=logxclogxa=logac(真数と底の連鎖で相殺)
      (alogablogbc=logablogaclogab=logac)

  11. 常用対数から自然対数への変換 lnz=log10zlog10e=log10zlog102.718=log10z0.4342.3log10z

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