A negatív számok logaritmusai nem definiáltak a valós számokban, ugyanúgy, ahogy a negatív számok négyzetgyökei sem definiáltak a valós számokban. Ha egy negatív szám logaritmusát kell megkeresni, a legtöbb esetben elegendő a “nem definiált” válasz.

Egyet ki lehet értékelni, azonban a válasz egy komplex szám lesz. (egy #a + bi# alakú szám, ahol #i = sqrt(-1)#)

Ha ismered a komplex számokat, és kényelmesen dolgozol velük, akkor olvass tovább.

Először is kezdjük egy általános esettel:

#log_b (-x) = ?#

A későbbi könnyebbség kedvéért használjuk az alapváltási szabályt, és természetes logaritmusra konvertáljuk:

#log_b(-x) = ln(-x)/lnb#

Megjegyezzük, hogy #ln(-x)# ugyanaz, mint #ln(-1 * x)#. Kihasználhatjuk a logaritmusok összeadási tulajdonságát, és szétválaszthatjuk ezt a részt két külön logaritmusra:

#log_b(-x) = (lnx + ln(-1))/lnb#

Most már csak az a gond, hogy kitaláljuk, mi az #ln(-1)#. Elsőre lehetetlen dolognak tűnhet kiértékelni, de van egy elég híres egyenlet, az Euler-identitás, amely segíthet nekünk.

Az Euler-identitás kimondja:

#e^(ipi) = -1#

Ez az eredmény a szinusz és a koszinusz hatványsoros kiterjesztéséből származik. (Ezt nem magyarázom el túl mélyen, de ha érdekel, itt van egy szép oldal, ami egy kicsit bővebben kifejti)

Előre vegyük egyszerűen az Euler-identitás mindkét oldalának természetes logaritmusát:

#ln e^(ipi) = ln(-1)#

Egyszerűsítve:

#ipi = ln(-1)#

Szóval, most, hogy tudjuk, mi az #ln(-1)#, visszahelyezhetjük az egyenletünkbe:

#log_b(-x) = (lnx + ipi)/lnb#

Már van egy képletünk a negatív számok logaritmusának megtalálására. Ha tehát ki akarunk értékelni valami olyasmit, mint #log_2 10#, akkor egyszerűen bedughatunk néhány értéket:

#log_2(-10) = (ln10 + ipi)/ln2#

#approx 3.3219 + 4.5324i#

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.