当对数的底数或真数包含分数时,可以通过以下方法进行计算:
一、使用换底公式
换底公式为:
$$log_a b = frac{log_c b}{log_c a}$$
其中,$c$ 可以是任意正数(通常选择 10 或 $e$ 以简化计算)。
示例:计算 $log_{frac{1}{2}} 4$
1. 选择以 2 为底:
$$log_{frac{1}{2}} 4 = frac{log_2 4}{log_2 frac{1}{2}}$$
2. 计算分子和分母:
- $log_2 4 = 2$(因为 $2^2 = 4$)
- $log_2 frac{1}{2} = log_2 1 - log_2 2 = 0 - 1 = -1$
3. 代入公式:
$$log_{frac{1}{2}} 4 = frac{2}{-1} = -2$$
二、拆分真数(适用于真数为分数的情况)
若真数是分数(如 $frac{m}{n}$),可拆分为:
$$log_a left(frac{m}{n}right) = log_a m - log_a n$$
示例:计算 $log_2 frac{1}{125}$
1. 拆分真数:
$$log_2 frac{1}{125} = log_2 1 - log_2 125$$
2. 计算:
- $log_2 1 = 0$
- $log_2 125 = log_2 (5^3) = 3 log_2 5$(需查表或使用计算器)
3. 代入公式:
$$log_2 frac{1}{125} = 0 - 3 log_2 5 = -3 log_2 5$$
三、注意事项
底数为分数:
优先使用换底公式,避免分母为负数或零的情况;
真数为分数:
拆分法更直观,但需注意对数的定义域(如 $log_a 0$ 无意义);
特殊值:
如 $log_a 1 = 0$,$log_a a = 1$,需牢记。
通过以上方法,可灵活处理对数中底数或真数为分数的情况。