指數與對數計算機
計算次方(a 的 b 次方)或對數(以 a 為底 b 的對數)。結果會標示為精確值或四捨五入值。
次方與對數
- 次方 a^b: 當 b 為整數時,即 a 連乘 b 次。a^0 = 1,負整數指數則為 a^(−n) = 1 ÷ a^n。
- 對數 log_a b: 滿足 a^x = b 的數 x,是取次方的反運算。底數為 10 的對數稱為常用對數,底數為 e(歐拉數,約 2.71828)的稱為自然對數(ln)。
可計算的範圍(僅限實數)
| 計算 | 條件 | 結果 |
|---|---|---|
| 次方 | b 為整數 | 任何 a 皆可(a = 0 且 b 為負數時除外,因為會除以 0) |
| 次方 | b 不是整數(小數或分數) | 僅限 a 大於 0。 a 為負數時,結果在實數範圍內沒有定義(本計算機也不計算 (−8)^(1/3) = −2 這類奇數次方根)。若 a = 0,b 為正數時結果為 0,b 為負數時無法計算 |
| 0⁰ | a = 0 且 b = 0 | 本計算機將 0⁰ 定義為 1。 在微積分中它是不定式,部分參考資料則視為未定義 |
| 對數 | a 大於 0 且不為 1;b 大於 0 | 可計算 |
| 對數 | a = 1 | 無法計算(1 的任何次方都是 1,因此無法決定 x) |
| 對數 | a 或 b 為 0 或負數 | 在實數範圍內沒有定義 |
精確值與四捨五入值
- 精確值: 指數為整數的次方(底數為整數、小數或分數皆可),只要結果在 1,000 位數以內,就以分數與整數精確計算(2^10 = 1,024、1.5^2 = 9/4、10^−3 = 1/1000)。對數只有在真數是底數的整數次方時才是精確值(log₂ 8 = 3、log₁₀ 0.001 = −3)。這是透過比較整數次方來判斷,而不是檢查浮點數結果看起來是否為整數。
- 四捨五入值: 其他所有情況(小數或分數指數、底數 e、非整數的對數)皆以浮點數運算並四捨五入至 12 位有效數字。畫面顯示 7 位有效數字。
- 超過 1,000 位數的次方不會完整寫出,而是顯示為「約 m × 10^e(n 位數)」,屬於近似值。
- 若浮點數結果大於 10^300 或小於 10^−300(但不是 0),本計算機不會計算,也絕不會把這類結果四捨五入為 0。
- 為避免繁重的運算,整數指數限制在 ±10,000,其他指數限制在 ±1,000,000。
範例
| 輸入 | 結果 |
|---|---|
| 2 的 10 次方 | 1,024(精確值) |
| −2 的 3 次方 | −8(精確值) |
| 10 的 −3 次方 | 0.001(精確值) |
| 2 的 0.5 次方 | 約 1.414214(四捨五入值) |
| e 的 1 次方 | 約 2.718282(四捨五入值) |
| log₂ 8 | 3(精確值) |
| log₁₀ 1000 | 3(精確值) |
| log₁₀ 5 | 約 0.69897(四捨五入值) |
| ln 10(底數為 e,真數為 10) | 約 2.302585(四捨五入值) |
注意事項
- 不涵蓋複數、負數的對數、圖形與連續運算式。
- 若要以百分比比較兩個數值,請使用增減率計算機。若要處理整數的最大公因數,請使用最大公因數與最小公倍數計算機。
常見問題
為什麼這裡的 0 的 0 次方等於 1?
在組合數學與代數中,通常定義 0⁰ = 1。在微積分中則常被視為不定式。本計算機將其定義為 1,並在頁面上說明。
負數的 0.5 次方是什麼?
在實數範圍內沒有定義(答案會是複數),因此本計算機不予計算。
為什麼我的對數是「四捨五入值」?
大多數對數是無理數,無法寫成有限小數或循環小數。只有當真數是底數的整數次方時,答案才是精確值。