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Calcular el $\ln 97$ $\log_{10} 97$

Calcular el $\ln 97$ $\log_{10} 97$ sin calculadora precisa a a $2$ decimales.

He rote algunos de valor de los logaritmos de los números primos hasta el $11$.

$97$ es un poco grande.

En caso de que hubiera sido un múltiplo del menor de los números primos, yo habría usado el truco de logaritmo de las identidades .

Pero estoy confundido de cómo hacerlo, o será aceptar a un aproximado a $96$ o $98$.

Yo tampoco sé mucho de cálculo, excepto la diferenciación y la integración.

Busco una breve y sencilla.

He estudiado matemáticas a a $12$th grado.

11voto

IBr Puntos 171

Podría escribir $$2\ln(97)=\ln(97^2)\approx\ln(96\cdot98)$$

para obtener mayor precisión, ahora, tu argumento es de 0,01% en lugar del 1%, por lo que la aproximación será lo suficientemente cerca. $\log_{10}$ va similares de curso.

Edit: Esto daría precisión de tres decimales y el cuarto sería probablemente uno fuera. Si en su lugar hubiera elegido a un aproximado por $\ln(96)$, que habría sido uno fuera en la segunda decimal y por lo tanto su respuesta habría sido un error. (He calculado los valores con una calculadora)

6voto

Andy Puntos 21

Tomando Taylor teorema de a cuarto orden:

$$\ln(98)=\ln(97)+\frac{1}{97}-\frac{1}{2 \cdot 97^2}+\frac{1}{12 \cdot 97^3}-\frac{1}{72 \xi_1^4}$$

donde $\xi_1 \in (97,98)$ es desconocido. Del mismo modo

$$\ln(96)=\ln(97)-\frac{1}{97}-\frac{1}{2 \cdot 97^2}-\frac{1}{12 \cdot 97^3}-\frac{1}{72 \xi_2^4}$$

donde $\xi_2 \in (96,97)$ es desconocido. Añadir estos juntos:

$$\ln(98)+\ln(96)=2\ln(97)-\frac{1}{97^2}-\frac{1}{72 \xi_1^4}-\frac{1}{72 \xi_2^4}.$$

Así

$$\ln(97)=\frac{\ln(98)+\ln(96)}{2}+\frac{1}{2 \cdot 97^2}+\frac{1}{144 \xi_1^4}+\frac{1}{144 \xi_2^4}.$$

Los dos desconocidos términos juntos son en la mayoría de las $\frac{1}{72 \cdot 96^4}$ que está en el orden de $10^{-10}$. Como resulta que podría haber conseguido sin el medio término de corrección demasiado, ya que está en el orden de $10^{-5}$. Ahora $\ln(96)$ $\ln(98)$ puede ser calculado teniendo en cuenta que podemos estimar el $\ln(2),\ln(3)$$\ln(7)$.

La idea aquí es el mismo que el centrado en la diferencia de la fórmula para la derivada segunda: $\frac{f(x+h)-2f(x)+f(x-h)}{h^2} \approx f''(x)$, lo $f(x) \approx \frac{f(x-h)+f(x+h)-h^2 f''(x)}{2}$. Aquí el error está dado por un cuarto término derivado, que para $\ln$ en una bastante grande argumento es bastante pequeño. El centrado diferencia es agradable porque se cancela el grado impar de términos en la expansión de Taylor.

Mis disculpas si este está por encima de su nivel. Si es así, no es mucho por encima de su nivel de todos modos, así que yo creo que probablemente podría aprender, y es una herramienta útil para tener en su kit.

4voto

Shakespeare Puntos 1826

$\displaystyle \frac{d}{dx}\ln x=\frac{1}{x}$. Por lo tanto $\ln(97) \approx ln(96) +\frac{1}{96.5} \approx \ln(98)-\frac{1}{97.5}$. Usted puede combinar los dos para crear una mejor aproximación (que debería ser $\mathcal O(\frac{1}{97}^3)$,es decir, de aproximadamente 5-6 cifras significativas, que es mejor que usted podría pensar ingenuamente - editar: 5 cifras significativas).

4voto

David Quinn Puntos 7591

Podemos utilizar el hecho de que el OP tiene una lista de los logaritmos de los números primos hasta el 11.

Considere la posibilidad de que $$97\times5=485$$

Esto es muy conveniente ya que $$485-1=484=4\times11^2$$ and$$485+1=486=6\times 81$$

Por lo tanto el uso de la diferencia de dos cuadrados, $$(97\times5)^2-1=484\times486$$ and is therefore expressible in prime factors no higher than $11$

Por lo tanto, tenemos $$97^2\times25=235225\simeq235224=2^3\times3^5\times11^2$$

Por lo tanto, $$\ln97\simeq\frac 32\ln2+\frac 52\ln3+\ln11-\ln5$$

Esta aproximación es correcta 5 decimales

Por CIERTO, creo que está en el espíritu de la pregunta para el uso de la información dada por el interrogador, y la aritmética simple, en lugar de recurrir al cálculo y a la serie de expansiones.

4voto

Shabaz Puntos 403

Si usted tiene los valores de los logaritmos de los números primos, tal vez usted ha $\ln 10\approx 2.3026$ (o se puede averiguar de $\ln 10 = \ln 2 + \ln 5$. A continuación,$\ln 97 = 2 \ln 10 + \log 0.97=2 \ln 10 + \ln (1-.03)\approx 2 \ln 10 - 0.03$, lo que tendrá un error de alrededor de $0.03^2$, un montón lo suficientemente bueno. A continuación, $\log_{10}97 = \ln 97 / \ln 10$

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