Dagens tankeeksperiment - definisjon på naturlig logaritme
Posted: 14/11-2006 22:50
Greit - jeg fikk ikke helt sove i går kveld, og kom til å tenke på at den naturlige logaritmen er definert som [tex]\int_1^x \frac{1}{x} dx[/tex]. Dette integralet kan man ikke finne analytisk uten å bruke den naturlige logaritmen, fordi det ville kreve at man kan dele på null, men man kan jo finne en god tilnærmingsverdi, ved å finne arealet under f.eks. [tex]\frac{1}{x^{1.1}}[/tex]. Eller en enda bedre tilnærming, arealet under [tex]\frac{1}{x^{1.00001}}[/tex] ! Kanskje man kan definere den naturlige logaritmen som arealet under en graf gitt ved en grenseverdi? Slik at [tex]\ln (x) = \lim_{n \rightarrow 1}\ \int_1^x (x^{-n}) dx[/tex]? Ved hjelp av denne grenseverdien kan vi nemlig finne et nøyaktig uttrykk for integralet. Med potensregelen får vi da til slutt at integralet blir [tex]\lim_{n \rightarrow 1}\ \frac{x^{1-n}}{1-n}[/tex]. Arealet mellom 1 og x blir da [tex]\lim_{n \rightarrow 1}\ \frac{x^{(1-n)}-1}{1-n}[/tex]. Ergo er
[tex]\ln (x) = \lim_{n \rightarrow 1}\ \frac{x^{(1-n)}-1}{1-n}[/tex]
Eventuelt
[tex]\ln (x) = \lim_{n \rightarrow 0}\ \frac{x^n-1}{n}[/tex]
Prøver på kalkulatoren med x = 8, og velger n = 0.0001. Får da at [tex]\ln x \approx 2.0794[/tex]. Den riktige ln-verdien er [tex]\approx 2.0794[/tex]. Ikke dårlig. Vi hadde kanskje fått mer nøyaktig svar ved å velge mindre verdi for n. Har vi kanskje kommet frem til en alternativ definisjon på naturlig logaritme?
[tex]\ln (x) = \lim_{n \rightarrow 1}\ \frac{x^{(1-n)}-1}{1-n}[/tex]
Eventuelt
[tex]\ln (x) = \lim_{n \rightarrow 0}\ \frac{x^n-1}{n}[/tex]
Prøver på kalkulatoren med x = 8, og velger n = 0.0001. Får da at [tex]\ln x \approx 2.0794[/tex]. Den riktige ln-verdien er [tex]\approx 2.0794[/tex]. Ikke dårlig. Vi hadde kanskje fått mer nøyaktig svar ved å velge mindre verdi for n. Har vi kanskje kommet frem til en alternativ definisjon på naturlig logaritme?