对数表
对数是一种计算方法,它最大的优越性就在于,应用对数,乘法和除法可以归结为简单的加法和减法运算,它是我们中学初等数学中的重要内容,那么当初是谁首创“对数”这种高级运算的呢?虽然我们现在所用的对数表是由苏格兰著名的数学家纳皮尔发明的,但它应该追溯到.1484年的丘凯和斯蒂费尔。
那时,人们对数,特别是一些大数的计算,感到非常的不便。2484年,丘凯和斯遇尔两人潜心研究,想能不能找到一种比较简便的方法,使大数计算起来更加方便呢,最后他们注意到了下面两个数列的关系。
n0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,….
2n1,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1024,……
如果想求第二行任意两个数的积,只要计算与这两个数对应的第一行的数之和,就可从和数中找出对应的答数。若求两个数的商,只要把上述的“和”改为“差”就行了。后来,斯蒂费尔把这种关系推广到负指数和分数指数一来。
在纳皮尔所处的年代,哥白尼的“太阳中心说”刚刚开始流行,这导致天文学成为当时的热门学科。可是由于当时常量数学的局限性,天文学家们不得不花费很大的精力去计算那些繁杂的“天文数字”,因此浪费了若干年甚至毕生的宝贵时间。纳皮尔也是当时的一位天文爱好者,为了简化计算,他致力于研究球面三角和除法运算.。随着三角学的迅速发展,各种三角函数表大量出现,这是他发明对数的直接原因。因为当时还没有十进位小数的运算,要对天文学、航海学方面进行研究,就必须制表,而人们只有用愈来愈加大圆半径的办法,来满足制表的要求。因此当务之急就是找到简单有效的编表计算方法,终于独立发明了对数。
当然,纳皮尔所发明的对数,在形式上与现代数学中的对数理论并不完全一样。在纳皮尔那个时代,“指数”这个概念尚未形成,因此纳皮尔并不是像现行代数课本中那样,通过指数来引出对数,而是通过研究直线运动得出对数概念的。
1614年,纳皮尔发表了《奇妙的对数定理说明书》,在这本书中,发表了他关于对数的讲座。这书一发表就引起人们的广泛兴趣。后来他和布里格斯把对数做了修改,使得1的对数为0,10的对数为10的适当次幂,这样造出来的对数表更为有用。于是就有了我们今天的常用对数,为了纪念布里格斯,人们又把它称为布里格斯对数。这种对数实质上是以10为底数的,这样在数值计算上具有优越的效用。
1624年,布里格斯发表了他的《对数算术》,这是一本对数表,它包括从l到20000和90000到100000的14位常用对数表,后来在出版商的帮助下,又把从20000到90000的其他数补了上来。1620年,布里格斯的一位同事冈特发表了角的正弦和正切的常用对数表,直到。20世纪三四十年代才被英国算出的20位对数表所代替。
关于对数的发明,我们还应该提起另一个人,他就是瑞士仪器制造者比尔吉。比尔吉是天文学家开普勒的助手。他根据斯蒂费尔的发现,整整用了8年时间,造成了一张反对数表。于1620年发表,比纳皮尔晚6年。
纳皮尔和比尔吉两人都致力于对数的研究,只不过纳皮尔用的是几何方法,比尔吉用的是代数法。现在,对数普遍被认为是指数。例如,如果n=bx,我们就可以说x是N的以B为底的对数。从这一定义出发,对数定律直接来自指数定律。对数的建立早于指数的建立,在数学史上成了一件珍闻。