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20 对数的运算性质

免费读1255字2024-07-21

  老师:同学们好,我是来自南昌市第二中学的数学教师王艳芳,今天很高兴能够跟大家一起学习对数的运算性质。同学们都知道,康熙帝其文治武功在中国历代帝王中首屈一指,被称为最博学的皇帝。那你知道他在抽象深奥的数学中展示出的过人的天赋造诣吗?迄今为止,发现了两步。康熙数学著作之一钦定数理经运中就有这样一段话,一介数与帧数队列乘表不明对数表,其法以加代乘以减代除以加倍代自成,故折半自己开放。这向我们阐述了怎样的数学道理。要解开这个谜题,让我们一起进入对数运算的世界去寻找答案。首先我们一起来回顾。在前面我们探究指数的运算性质时,最终得到同底数幂乘法遵循同底数幂相乘,底数不变,指数相加,幂的乘方,底数不变,指数相乘,积的幂等于幂的积。以上为指数幂的运算性质,并且我们还学习了对数,掌握了以下对数的概念。在对数式和指数式的关系中,它们都和三个量有关,它们的底数是相同的。指数式中的幂对应对数式中的针数,指数式中的指数对应对数式中的对数,二折恰好位置相反。那以上所学知识对我们今天探寻对数的性质又有怎样的帮助?我们先来探究这样一个问题,计算以2为底4的对数与以2为底16的对数之和,大家很容易发现就是2+4,结果等于6,这个是可以直接计算出来的。那如果我们把两个对数式换成以2为底3/2的对数与以2为底1/3的对数,还会像刚才那样容易吗?面对这两个对数,我们就不能像刚才那样求出每一部分是多少,再直接相加。

  老师:碰到这种情况,我们该如何处理?通过前面的学习,我们知道它们分别对应两个实数,不妨记作小m和小n,则我们要求这两个对数的和,实际上就是求m加n对数式进行改写。可得,are的m次幂等于3/2,a的n次幂等于1/3。

  老师:结合前面复习的幂的乘法性质,我们能否利用这个关系构造出m加n?聪明的你肯定想到了把两个指数式相乘,左边有are的m次幂乘以are的n次幂等号右边3/2乘以1/3,即得到r的m加n次幂等于r的-1次幂。我们再结合指数函数的单调性,不难得出m加n等于-1。于是我们成功得到了两个同底的对数的和。

  老师:以上过程中两个同底数对数相加的处理方法是一种巧合,还是可以形成一般的规律?大家能否将上述过程一般化?在这里我们先将问题一般化求解同底数对数之和。我们把问题转化为求以a为底m的对数与以a为底n的对数,实际上就是求m加n。接下来该如何转化?在这里我们把对竖式化成指竖式,于是有以下等式索求,就变成m加n。我们把两式相乘,得到a的m次幂乘以a的n次幂,等于a的m加n次幂。野鸡a的m加n是等于大m乘以大n的。我们再将指数式改写成对数式,得到m加n等于以a为底mn乘积的对数,于是我们就得到了以a为底mn的对数,可以写成以a为底m的对数,加上以a为底n的对数。我们一起来看这个等式。

  老师:等号的左边是同底数幂乘积所对应的对数,等号的右边是两个对数之和。如果我们用指数式

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