المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
Stratification
2024-11-28
استخدامات الطاقة الشمسية Uses of Solar Radiation
2024-11-28
Integration of phonology and morphology
2024-11-28
تاريخ التنبؤ الجوي
2024-11-28
كمية الطاقة الشمسية الواصلة للأرض Solar Constant
2024-11-28
صفاء السماء Sky Clearance
2024-11-28

أسـس تـخطيـط المـنتجـات Products Planning Basics
2023-05-29
تمهيد حول الحقيقة والمجاز
19-8-2017
Promotion to subject General characteristics
2023-04-28
بيئات تحميل أو تصبير الحلم الاريوفي أو رباعي الأرجل
19-7-2021
خِيانةٌ تاريخيّةٌ وجنايَةٌ أدبيّة!!
22-4-2017
مهام مخرج الأخبار
31/10/2022

Natural Logarithm  
  
1737   05:21 مساءً   date: 24-6-2019
Author : Euler, L.
Book or Source : "Commentatio in fractionem continuam qua illustris La Grange potestates binomiales expressit." Mém. de l,Acad. imperiale des sciences de St....
Page and Part : ...


Read More
Date: 26-8-2019 1461
Date: 20-8-2018 1738
Date: 2-5-2019 1691

Natural Logarithm

 NaturalLogarithm

The natural logarithm lnx is the logarithm having base e, where

 e=2.718281828....

(1)

This function can be defined

 lnx=int_1^x(dt)/t

(2)

for x>0.

NaturalLogEPlot

This definition means that e is the unique number with the property that the area of the region bounded by the hyperbola y=1/x, the x-axis, and the vertical lines x=1 and x=e is 1. In other words,

 int_1^e(dx)/x=lne=1.

(3)

The notation lnx is used in physics and engineering to denote the natural logarithm, while mathematicians commonly use the notation logx. In this work, lnx=log_ex denotes a natural logarithm, whereas logx=log_(10)x denotes the common logarithm.

There are a number of notational conventions in common use for indication of a power of a natural logarithm. While some authors use ln^nz (i.e., using a trigonometric function-like convention), it is also common to write (lnz)^n.

Common and natural logarithms can be expressed in terms of each other as

lnx = (log_(10)x)/(log_(10)e)

(4)

log_(10)x = (lnx)/(ln10).

(5)

The natural logarithm is especially useful in calculus because its derivative is given by the simple equation

 d/(dx)lnx=1/x,

(6)

whereas logarithms in other bases have the more complicated derivative

 d/(dx)log_bx=1/(xlnb).

(7)

NaturalLogBranchCut

The natural logarithm can be analytically continued to complex numbers as

 lnz=ln|z|+iarg(z),

(8)

where |z| is the complex modulus and arg(z) is the complex argument. The natural logarithm is a multivalued function and hence requires a branch cut in the complex plane, which the Wolfram Language's convention places at (-infty,0].

NaturalLogReImAbs
 
 
  Min   Max    
  Re    
  Im      

The principal value of the natural logarithm is implemented in the Wolfram Language as Log[x], which is equivalent to Log[Ex]. This function is illustrated above in the complex plane.

Note that the inverse trigonometric and inverse hyperbolic functions can be expressed (and, in fact, are commonly defined) in terms of the natural logarithm, as summarized in the table below. Therefore, once these definition are agreed upon, the branch cutstructure adopted for the natural logarithm fixes the branch cuts of these functions.

function symbol definition
inverse cosecant csc^(-1)z -iln(sqrt(1-1/(z^2)+i/z))
inverse cosine cos^(-1)z 1/2pi+iln(iz+sqrt(1-z^2))
inverse cotangent cot^(-1)z 1/2i[ln((z-i)/z)-ln((z+i)/z)]
inverse hyperbolic cosecant csch^(-1)z ln(sqrt(1+1/(z^2))+1/z)
inverse hyperbolic cosine cosh^(-1)z ln(z+sqrt(z-1)sqrt(z+1))
inverse hyperbolic cotangent coth^(-1)z 1/2[ln(1+1/z)-ln(1-1/z)]
inverse hyperbolic secant sech^(-1)z ln(sqrt(1/z-1)sqrt(1/z+1)+1/z)
inverse hyperbolic sine sinh^(-1)z ln(z+sqrt(z^2+1))
inverse hyperbolic tangent tanh^(-1)z 1/2[ln(1+z)-ln(1-z)]
inverse secant sec^(-1)z 1/2pi+iln(sqrt(1-1/(z^2))+i/z)
inverse sine sin^(-1)z -iln(iz+sqrt(1-z^2))
inverse tangent tan^(-1)z 1/2i[ln(1-iz)-ln(1+iz)]

The Mercator series

 ln(1+x)=x-1/2x^2+1/3x^3-...

(9)

gives a Taylor series for the natural logarithm.

Continued fraction representations of logarithmic functions include

 ln(1+x)=x/(1+(1^2x)/(2+(1^2x)/(3+(2^2x)/(4+(2^2x)/(5+(3^2x)/(6+(3^2x)/(7+...)))))))

(10)

(Lambert 1770; Lagrange 1776; Olds 1963, p. 138; Wall 1948, p. 342) and

 ln((1+x)/(1-x))=(2x)/(1-(x^2)/(3-(4x^2)/(5-(9x^2)/(7-(16x^2)/(9-...)))))

(11)

(Euler 1813-1814; Wall 1948, p. 343; Olds 1963, p. 139).

For a complex number z, the natural logarithm satisfies

lnz = ln[re^(i(theta+2npi))]

(12)

= lnr+i(theta+2npi)

(13)

and

 PV(lnz)=lnr+itheta,

(14)

where PV is the principal value.

Some special values of the natural logarithm include

ln(-1) = ipi

(15)

ln0 = -infty

(16)

ln1 = 0

(17)

lne = 1

(18)

ln(+/-i) = +/-1/2pii.

(19)

Natural logarithms can sometimes be written as a sum or difference of "simpler" logarithms, for example

 ln(2+sqrt(3))=2ln(1+sqrt(3))-ln2,

(20)

which follows immediately from the identity

 2+sqrt(3)=1/2(1+sqrt(3))^2.

(21)

Plouffe (2006) found the following beautiful identities:

ln2 = 10sum_(n=1)^(infty)1/(n(e^(pin)+1))+6sum_(n=1)^(infty)1/(n(e^(pin)-1))-4sum_(n=1)^(infty)1/(n(e^(2pin)-1))

(22)

ln3 = 9sum_(n=1)^(infty)1/(n(e^(pin)-1))+(49)/3sum_(n=1)^(infty)1/(n(e^(pin)+1))-(14)/3sum_(n=1)^(infty)1/(n(e^(2pin)+1))+sum_(n=1)^(infty)1/(n(e^(3pin)-1))-7/3sum_(n=1)^(infty)1/(n(e^(3pin)+1))+2/3sum_(n=1)^(infty)1/(n(e^(6pin)+1))

(23)

ln5 = (57)/4sum_(n=1)^(infty)1/(n(e^(pin)-1))+(91)/4sum_(n=1)^(infty)1/(n(e^(pin)+1))-(13)/2sum_(n=1)^(infty)1/(n(e^(2pin)+1))+3/4sum_(n=1)^(infty)1/(n(e^(5pin)-1))-7/4sum_(n=1)^(infty)1/(n(e^(5pin)+1))+1/2sum_(n=1)^(infty)1/(n(e^(10pin)+1)).

(24)


REFERENCES:

Euler, L. "Commentatio in fractionem continuam qua illustris La Grange potestates binomiales expressit." Mém. de l'Acad. imperiale des sciences de St. Pétersbourg 6, 1813-1814.

Lagrange, J.-L. "Sur l'usage des fractions continues dans le calcul intégral." Nouv. mém. de l'académie royale des sciences et belles-lettres Berlin, 236-264, 1776. Reprinted in Oeuvres, Vol. 4, pp. 301-302.

Lambert, J. L. Beiträge zum Gebrauch der Mathematik und deren Anwendung. Theil 2. Berlin, 1770.

Olds, C. D. Continued Fractions. New York: Random House, 1963.

Plouffe, S. "Identities Inspired from Ramanujan Notebooks (Part 2)." Apr. 2006. http://www.lacim.uqam.ca/~plouffe/inspired2.pdf.

Wall, H. S. Analytic Theory of Continued Fractions. New York: Chelsea, 1948.

Zwillinger, D. (Ed.). CRC Standard Mathematical Tables and Formulae, 30th ed. Boca Raton, FL: CRC Press, 1996.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.