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二、常用对数与自然对数

指数与对数 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 以10为底的对数叫常用对数(记作lg),以e为底的对数叫自然对数(记作ln)。

从哪来 基于“函数的定义”明确对数函数 $y=\log_a x$ 的映射关系,利用“单调性”确定底数 $a>0$ 且 $a\neq1$ 时函数的增减趋势,并结合“函数图像的对称性”理解指数与对数互为反函数的几何位置。

为什么 常用对数源于十进制计数习惯,便于通过查表或计算器快速估算数量级;自然对数源于连续复利计算及微积分中导数运算的简洁性($(e^x)'=e^x$),是描述自然界指数增长/衰减现象的最自然基准。

类比计算器法
适合直观型/工具依赖型学生。 展示科学计算器,指出 `log` 键默认底数为10,`ln` 键默认底数为 $e$。强调在输入时,若底数不是10或 $e$,需使用 `log_b` 或换底公式,但这两个特殊底数有专用快捷键,这是为了简化高频运算。
历史溯源法
适合逻辑型/探究型学生。 讲述亨利·布里格斯(常用对数发明者)如何为了简化天文计算中的乘法为加法而发明以10为底;再讲述欧拉如何发现 $e$ 在极限 $\lim_{n\to\infty}(1+1/n)^n$ 中的核心地位,从而确立自然对数。强调“常用”是人为约定,“自然”是数学本质。
图像对比法
适合视觉型/几何直觉型学生。 在同一坐标系画出 $y=\lg x$ 和 $y=\ln x$ 的图像。引导学生观察:两者都过 $(1,0)$,都在 $(0,+\infty)$ 单调递增。比较 $x>1$ 时,$\ln x > \lg x$(因为底数 $e \approx 2.718 < 10$,底数越小,图像越陡峭)。通过图像斜率差异直观理解底数对增长速度的影响。
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练一道
基础题
计算 $\lg 100 + \ln e^2$。
变式
已知 $\lg 2 = a$,$\lg 3 = b$,求 $\lg \frac{5}{6}$。
试试手自己判
检测题
比较 $a = \lg 2$,$b = \ln 2$,$c = \log_2 10$ 的大小。
看答案和判分标准
答案:$a < b < c$
判对标准:
1. 正确识别 $a$ 和 $b$ 的底数分别为 10 和 $e$,且真数均为 2。
2. 利用底数性质:因为 $e < 10$ 且真数 $2 > 1$,故 $\ln 2 > \lg 2$,即 $b > a$。
3. 正确计算或估算 $c$:$\log_2 10 = \frac{\lg 10}{\lg 2} = \frac{1}{a}$。因为 $a = \lg 2 \approx 0.3$,所以 $c \approx 3.3$。
4. 综合得出 $a < b < c$。若学生仅写出结论未说明理由,判半对;若逻辑混乱,判错。
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