Jaki jest logarytm liczby ujemnej?

Jaki jest logarytm liczby ujemnej?
Anonim

Logarytmy liczb ujemnych nie są zdefiniowane w liczbach rzeczywistych, tak jak pierwiastki kwadratowe liczb ujemnych nie są zdefiniowane w liczbach rzeczywistych. Jeśli oczekuje się znalezienia logu liczby ujemnej, odpowiedź „undefined” jest wystarczająca w większości przypadków.

To jest możliwa do oceny, jednak odpowiedź będzie liczbą złożoną. (numer formularza #a + bi #, gdzie #i = sqrt (-1) #)

Jeśli znasz liczby złożone i czujesz się z nimi komfortowo, czytaj dalej.

Po pierwsze, zacznijmy od ogólnego przypadku:

#log_b (-x) =? #

Użyjemy reguły zmiany bazy i przekonwertujemy na logarytmy naturalne, aby ułatwić później:

#log_b (-x) = ln (-x) / lnb #

Zauważ, że #ln (-x) # to samo co #ln (-1 * x) #. Możemy wykorzystać właściwość dodawania logarytmów i oddzielić tę część na dwa oddzielne dzienniki:

#log_b (-x) = (lnx + ln (-1)) / lnb #

Teraz jedynym problemem jest ustalenie, co #ln (-1) # jest. Na pierwszy rzut oka może to wyglądać na niemożliwą rzecz, ale jest całkiem znane równanie znane jako Tożsamość Eulera, które może nam pomóc.

Stany tożsamości Eulera:

# e ^ (ipi) = -1 #

Wynik ten pochodzi z rozszerzeń serii sinusów i cosinusów. (Nie wyjaśnię tego zbyt szczegółowo, ale jeśli jesteś zainteresowany, jest tu ładna strona, która wyjaśnia nieco więcej)

Na razie po prostu weźmy naturalny log obu stron Tożsamości Eulera:

#ln e ^ (ipi) = ln (-1) #

Uproszczony:

#ipi = ln (-1) #

Więc teraz, kiedy wiemy co #ln (-1) # możemy zastąpić nasze równanie:

#log_b (-x) = (lnx + ipi) / lnb #

Teraz masz wzór na znalezienie dzienników liczb ujemnych. Więc jeśli chcemy ocenić coś takiego # log_2 10 #, możemy po prostu podłączyć kilka wartości:

# log_2 (-10) = (ln10 + ipi) / ln2 #

#approx 3.3219 + 4.5324i #