e為底的對數為什麼叫自然對數?

2020-12-09 牟合方蓋

e是數學中最重要的數學常數之一,稱為自然常數,是自然對數的底數。它最先由瑞士數學家歐拉在1727 年使用。

e進入人們的研究視野經歷了一個漫長的過程。這個過程如下表

e是什麼?e是增長的極限!

假設一個單細胞,每20分鐘分裂一次。我們以20分鐘為一個單位時間。

顯然,這種細胞的數量增長如下表

假設這種細胞10分鐘後分裂的半個細胞就可以繼續分裂,那麼這種細胞的數量增長就分為每10分鐘一個階段,每個階段的數量增長率為50%。因此,20分鐘後這種細胞的數量

也就是說,20分鐘後,我們一共得到了2.25個細胞。其中,1個是原有的,1個是新生的,另外的0.25個是新生細胞分裂到一半的。

假設這種細胞5分鐘後分裂的半個細胞就可以繼續分裂,那麼這種細胞的數量增長就分為每5分鐘一個階段,每個階段的數量增長率為25%。因此,20分鐘後這種細胞的數量

一般地,如果我們進一步假設,這種細胞分裂是連續不斷進行的,新生細胞每分每秒都具備繼續分裂的能力,那麼20分鐘最多可以得到多少個細胞呢?

因此,當增長率為100%保持不變時,我們在單位時間內最多只能得到2.71828個細胞。數學家把這個數就稱為e,它的含義是單位時間內,持續的翻倍增長所能達到的極限值。

這個值是自然增長的極限,因此以為底的對數,就叫作自然對數。

以e為底的對數(自然對數)和指數,從數學角度揭示了自然界的許多客觀規律,後人把這個規律叫作「自然律」,其中e是自然律的精髓。

因此, 以e為底的對數就叫自然對數。

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