六八读书

第23章 以10为底的对数：探究lg60、lg70、lg80与lg90的数学应用（第1页）

对数作为数学中的一项重要工具，自诞生之日起便与科学、工程、天文等领域紧密相连。

它通过简化乘法运算为加法运算，为复杂计算提供了便利，更在揭示自然界中的比例关系与规律中发挥了关键作用。

本文将以lg60、lg70、lg80、lg90（即以10为底的对数）为切入点，深入探讨对数的本质、计算方法及其在多领域的应用，展现这一数学概念的魅力与实用性。

一、对数的基础概念与历史溯源：

对数（logarithm）一词源于希腊语，意为“比例的数值”。其核心思想在于将指数运算转化为线性运算。

若a为底数，N为真数，x为满足的数值，则x被称为N以a为底的对数，记作。例如，，则。

对数的发明可追溯至17世纪，由苏格兰数学家纳皮尔（John Napier）为解决天文计算中的繁复乘法问题而提出。

此后，对数表成为科学家与工程师的必备工具，直至计算器的普及逐步取代了手工查表，但对数的理论价值与应用却历久弥新。

二、以10为底对数的特性与计算：

在众多对数体系中，以10为底的对数（记为lg）因其与人类计数习惯的契合而广泛应用。

lg的独特之处在于：底数为10，符合十进制系统的直观性；且lg 10 = 1，lg 1 = 0，使得运算与表达更为简洁。

例如，lg 60、lg 70、lg 80、lg 90的求解可通过两种路径实现：理论推导：基于对数定义，若，则。通过指数拆分，可将60分解为，即，进而。

查表或计算器可得，，故lg 60 ≈ 1.7781。同理可推导出lg 70 ≈ 1.8451，lg 80 ≈ 1.9031，lg 90 ≈ 1.9542。

数值计算工具：现代计算器与数学软件（如mAtLAb、python中的math库）可直接输出高精度结果。

例如，在python中输入math.log10(60)即可获得lg 60的数值。这种便捷性使得对数运算在数据处理与科学研究中成为基础工具。

三、对数在科学领域中的核心应用：

对数的实用价值体现在其将非线性关系转化为线性关系的特性，这一特性在多个学科中具有重要意义：天文学与地震学中的震级计算：地震的里氏震级采用对数尺度，即每增加1级，能量释放增加约32倍。

例如，里氏6级地震的能量是5级的32倍，其公式为（A为地震波振幅，A?为基准值）。

同样，天文学中的星等亮度也采用对数表示，如lg 70可能关联于天体观测数据的分析。化学中的ph值测定：ph定义为氢离子浓度（h?）的负对数，即。