標準指數和自然對數

根據 e 的定義,



因為這個特別方便的性質,現代的科學家和工程師,把所有的指數函數 a x 都一律換底變成 e k x 的型式來計算。 所以, e x 就成了「標準」的指數函數。 日子久了,它已經標準到不需要強調它是標準, 因此,就成了「指數函數」。在專業領域,只要說「指數函數」, 就是指 e x

怎麼換底呢?我們需要以 e 為底的對數函數,特別記做



這種對數函數特別稱為 自然 對數。 因為它還沒有自然到可以取代其他兩個常見的對數函數: 所以,到目前為止,大部分人還是稱它為自然對數,並沒有直接稱它為「對數」。 不過,在數學、科學和工程領域 (也許除了資訊工程以外), 當人們說對數的時候,通常就是只自然對數。

對於任何正數 a



所以,任何指數函數,都可以換底寫成 的型式,其中 。 如果 0 < a < 1,則 k 為負數, 指數函數漸減; 如果 a > 1,則 k 為正數, 指數函數漸增。

例如碳十四的半衰期是 5730 年,則物質中碳十四的含量 是時間 t (以年為單位) 的指數函數:



其中 C 0 是原來的碳十四含量,它是個常數。 因為 ln(2) 大約是 0.6931,所以


運用連鎖律,我們知道





習題

  1. 對於任何正數 a,證明


  2. 對於任何正數 a,請問以下極限是什麼?簡述理由。


  3. 請問 (勿用電腦軟體)


  4. 請問 (勿用電腦軟體)


  5. 做以下函數的導函數 (對其自變量微分,勿用電腦軟體)


  6. 做以下函數的導函數 (對其自變量微分,勿用電腦軟體)


  7. 做以下函數的導函數 (對其自變量微分,勿用電腦軟體)


  8. 做以下函數的導函數 (對其自變量微分,勿用電腦軟體)


  9. 令 L 是 2x 通過 (0,1) 點的切線, 求 L 與 x 軸的交點。[HH]
  10. 證明 對所有實數 x 都成立。 提示:考慮 通過 (0,1) 點的切線。
  11. 找尋 的所有解,寫到小數點下第四位。(可以用電腦軟體)。
  12. 寫出與 x = 0 附近「最靠近」的二階多項式。 這裡「最靠近」的意思是,它們兩者在 x = 0 處的 0, 1, 2 次導數都一樣; 0 次導數代表原函數值。

Created: Nov 29, 1996
Last Revised: Aug 13, 2001
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