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十六世紀到十七世紀

圖文 更新时间:2024-09-12 23:23:51

十六世紀到十七世紀? 我讀初二的時候,其中一本教材就是薄薄的《常用對數表》當時很好奇,這個常用對數表是怎麼算出來的昨天看到李永樂對比3的361次方和10的81次方大小,又想起來這個初中時候的疑惑網上搜到這個文章,覺得很有收獲,轉帖給大家雖然不一定是當時人的算法,但是也可以開拓我們的思維,我來為大家講解一下關于十六世紀到十七世紀?跟着小編一起來看一看吧!

十六世紀到十七世紀(轉回到十七世紀)1

十六世紀到十七世紀

我讀初二的時候,其中一本教材就是薄薄的《常用對數表》。當時很好奇,這個常用對數表是怎麼算出來的。昨天看到李永樂對比3的361次方和10的81次方大小,又想起來這個初中時候的疑惑。網上搜到這個文章,覺得很有收獲,轉帖給大家。雖然不一定是當時人的算法,但是也可以開拓我們的思維。

回到十七世紀,讓我來編算一本常用對數表

自十八、九歲學習了對數後,就覺得造對數表真不簡單。據說十七世紀那時,說如果誰發現了對數表上有一個數字錯,就獎一兩黃金。

據百科百度:納皮爾(1550~1617年),蘇格蘭數學家,對數的創始人。他的最大貢獻是發明了對數。納皮爾的傑作《奇妙的對數定律說明書》于1614年6月在愛丁堡出版。納皮爾的朋友,英國人布裡格斯,将納皮爾創立的對數改為常用對數,它才得到廣泛使用。并在1624年出版了《對數算術》,公布了以10為底包含1—20000及90000—100000的14位常用對數表。

1671年,著名的德國數學家萊布尼茲(G.W.Leibnitz)制成了第一台能夠進行加、減、乘、除四則運算的機械式計算機。

可見,布裡格斯編算常用對數表時,機械式計算機還未發明,看來隻能是手算了。

我那時不知道十七世紀是怎樣編算對數表的。但我還是想自己親手來編一份,那怕為數很少也可以,隻想弄明白,對數表是怎樣編算的。這一心願幾十年來一直沒有了結。

想起二十世紀五六十年代,對數表不能離手,少了它就無法工作,真不勝感慨。當70年代用上了飛魚牌手搖計算機後,就告别了六位對數表。當80年代用上了電子計算器後,又告别了八位函數表和手搖計算機。在電腦已普及的今天,我仍有用手算方法來造對數表的想法,這似乎有點可笑,但“怎樣造原始的對數表”的問題,仍牽引着我的心,一直想了此一事。

想不到年老了,竟靈光一閃,得到了一個造表方法,并且可以分配到許多人,各自獨立計算不同的數值範圍,最後彙集于一起,成為一本對數表,這樣就可以較快完成,不必化幾年、乃至幾十年時間了。

所謂常用對數,就是以10為底時,有方程10^D=Z。如果知道一個數Z (叫真數),則10的指數就是D, D就叫十進對數,也叫常用對數。 給出Z,求D。 并以D = Lg Z表示之。例如10^D=2,給出2,求D。 并以D = Lg2表示之。查對數表可得D = Lg2 =0.30103,即10^0.30103 = 2 。亦即10的0.30103次方等于2。

10的整數次乘方可以算,可是0.30103次方怎麼算呢?真是無法理解。但如果說,因為0.30103=30103/100000,那末先算10的30103的次方,再開100000次方,倒是有道理的,但2的對數是0.30103,決不可能是這樣算的,所以仍很玄。那麼2的對數是0.30103,到底是怎樣算出來的呢?

這麼一想就有一個啟發,就是10的零點幾次方,可以這樣算:先乘方、再開方,而主要是開方。例如10的開平方,就是10的0.5次方。10的開3方,就是10的0.33333次方等等。受此啟發,經反複試算,得到編算常用對數表的步驟和方法:

$1 先求最基礎的對數

1 、我想,世界上第一個常用對數,可能就是3.16227766的對數0.5。因為 3.16227766 = √10

= 10^(1/2)= 10^0.5 ,而0.5就是它的對數。10的開方,用筆算可以一次開出,也可以用逐步試算趨近。如先用3.16*3.16=9.9856,不夠,再用3.163*3.163=10.004569,超過了一點,再用

3.16228*3.16228 =10.0000147984…最後定為3.16227766。也就是說3.16227766的對數為0.500000。

2、 第二個,可能就是2.15443469的對數為0.333333了。因為2.15443469 = 3√10 =10^(1/3)

= 10^0.33333 ,而0.3333333就是它的對數。10的開3方比較麻煩,可以逐步試算趨近。如先用2.15*2.15*2.15 = 9.9384,不夠,再用2.1544*2.1544*2.1544 = 9.99952,還不夠,再試,最後定為2.15443469。也就是說2.15443469的對數為0.333333。

3 3.16227766的對數為0.500000。2.15443469的對數為0.333333…這樣的對數,我稱它們為最基礎的對數。最基礎的對數需要多少個呢?這裡僅算出8個,我想也許夠了。 即隻要計算:

10的1/2次方,亦即10的開2次方。注意2是素數。

10的1/3次方,亦即10的開3次方。注意3是素數。

10的1/5次方,亦即10的開5次方。注意5是素數。

10的1/7次方,亦即10的開7次方。注意7是素數。

10的1/11次方,亦即10的開11次方。注意11是素數。

10的1/13次方,亦即10的開13次方。注意13是素數。

10的1/17次方,亦即10的開17次方。注意17是素數。

10的1/19次方,亦即10的開19次方。注意19是素數。

就可以得到相應的對數。用這些最基礎對數,再去拓展其他的對數。計算這些最基礎對數,隻要用開方就可以了。開方雖然很煩,特别是開7次方以上時,要逐步、反覆連乘7次以上來校核改進,的确很煩,但畢竟是可以用手工算得出來的。我想,在十七世紀時,也隻能這樣硬算了。

4 、 而10的開4次方, 10的開6次方, 10的開15次方…就不必了,因為它們可以根據上述最基礎的對數,就能方便算出的,不必白費力氣了。

由 10 的 開 D 次 方 所 得 的 《基 礎 對 數 表》

$2 基 礎 對 數 表 擴 充

有了上面的最基礎的對數之後,就根據對數基本原理:真數相乘除,對數便加減的方法,可将最基礎的對數擴充。例如:

1 (2√10)*(5√10) = 3.162277660*1.584893192=5.01187

相應之對數為:0.500000 0.200000=0.70000

2 (2√10)/(5√10) = 3.162277660/1.584893192=1.99526

相應之對數為:0.500000-0.200000=0.30000

3 這樣,擴充後的對數,共96個,見下表:

基 礎 對 數 擴 充 表, 由最基礎的真數和對數,經真數乘除、對數加減而得。

當然,這個表很小,數量遠遠不夠。但可以作基礎,再通過多次交錯乘除,得到更多的對數。但要想通過更多次交錯乘除,得到全部對數,是不可能的,得另找出路。其實,隻要設法先求出“素數的對數”,那就一勞永逸地解決問題了。這張《基礎對數擴充表》就為下一步求“素數的對數”作了準備。

$3 求素數的對數(注:采用的二分法)

大家知道,合數是素數的乘積。所以,隻要知道素數的對數,就可以用乘除、加減法,算出合數的對數。于是任何數的對數,都可以算出。那末,素數的對數怎樣求呢?

分兩步:

第一,選擇數據(選兩個基準點)。在《對數擴充表》内,選擇盡量靠近所求素數的兩個數。例如,要算2的對數,表中僅有真數1.995262.20220 其中1.99526離2很近,選中。而2.20220離2還遠,我們就不用它,另找。方法是:仍利用上面的對數擴充表,找到1.95393與1.03273,兩個數相乘,得:

1.95393*1.03273=2.01788,(離2很近了),選中。其相應對數為:

0.29091 0.01399=0.30490 。

這樣,就取1.99526與2.01788兩個數去内插,求2的對數。1.99526與2.01788這兩個數,稱做逼近值。

第二,内插法(二分法計算)。

真數 對數

a= 1.99526 A=0.30000

b= 2.01788 B=0.30490 求 Z=2 的對數。

在很小區間内(所求值百分之一、二的誤差),采用線性内插公式

Lg Z = A (B-A)/(b-a)*(Z-a)

計算得Lg 2 = 0.30103

這個方法隻用到乘,除、加、減,所以可用手算。為減少工作量,最好多采用乘法去找逼近值、内插。

以下是 Lg 2、Lg 3、 Lg 5、Lg 7 、Lg41、Lg 43的計算過程:

數 據 準 備 中 的 真 數 和 對 數 ,來自 《基 礎 對 數 擴 充 表》

$5 分工合作、同心協力編常用對數表

最基礎對數→對數擴充表→素數的對數→合數的對數,這樣的四個步驟,使許多人同時作業成為可能。組織分工如下:

1、先由少數人計算最基礎對數。要準,取位要多,如編八位對數表,最基礎對數至少要取十位以上。

2、再由少數人,分工計算對數擴充表。最基礎對數與對數擴充表便作為公用。

3、組織許多人,同時計算素數的對數。每人分擔一段,如1—50 、50—100 、 101—200 、 201—400…在各自範圍内,計算素數的對數。素數的對數也作為公用。

4、組織許多人,同時計算合數的對數。也是每人分擔一段,既互用成果,又互不幹涉。

5、每人每天的成果,彙總公布,以便下一步工作時互相利用,提高工效。

結 語

假如把乘除比作一條洶湧的河,那末對數表就是一座平緩的橋。它使衆多的實用計算者,較輕松的到達彼岸,極大的提高工作效率。但時隔三百年至于今天,那些造橋的人,乃至造橋的方法,己淹沒在曆史的巨卷之中,對數表也進入了曆史博物館。

我們紀念逝去的人,還要發願:要發揚先輩追求真理、為全人類效力的精神,為科學的理性發展而學習、而奮鬥!

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