对于以底数 的对数
,定义为取 底数
的 幂
的反函数,即
。因此,对于任何
和
,
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或等价地,
(2)
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对于任何底数,对数函数在 处有一个奇点。在上图中,蓝色曲线是以 2 为底数的对数 (
),黑色曲线是以
为底数的对数(自然对数
),红色曲线是以 10 为底数的对数(常用对数,即
)。
请注意,虽然以 10 为底数的对数在本作品、计算器以及初等代数和微积分教科书中表示为 ,但数学家和高等数学教材一致使用符号
来表示
,因此使用
来表示常用对数。因此,查阅文献时需要格外小心。
情况更加复杂,因为数论学家(例如,Ivić 2003)通常使用符号 来表示嵌套自然对数
。
在 Wolfram 语言中,以 为底的对数实现为Log[b, x],而Log[x] 给出自然对数,即,Log[E, x],其中E是 Wolfram 语言中 e 的符号。
虽然三角函数的幂使用诸如 之类的符号表示,但
较少使用,而更常用符号
。
对数广泛应用于科学和工程的许多领域,在这些领域中,量在很大范围内变化。例如,声音响度的分贝标度、地震震级的里氏震级和恒星亮度的天文标度都是对数标度。
的导数和不定积分由下式给出
(3)
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(4)
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![]() |
对数也可以为复数参数定义,如上所示。如果将对数作为正向函数,则将底数取给定幂的函数称为反对数。
对数的除法和乘法恒等式可以从恒等式推导出来
(5)
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具体而言,对于 ,
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对数的一个有趣的性质来自于寻找一个数字 ,使得
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因此
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另一个对于任意 成立的相关恒等式由下式给出
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如果 和
是整数,其中一个整数有一个质因数,而另一个整数缺乏该质因数,则 log_ab 形式的数字是无理数。A. Baker 在超越数理论中向前迈进了一大步,证明了 alphalnbeta 形式的数字之和的超越性,其中
和
是代数数。