指數的由來
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指數本質上是一種符號,是為了簡化表示很大和很小的數而來,而對數是一種計算方法,它們發展的歷史有很大的差異。
古代乘方運算起源很早,但指數概念的形成卻很晚,希臘數學 ...
指數的由來
指數本質上是一種符號,是為了簡化表示很大和很小的數而來,而對數是一種計算方法,它們發展的歷史有很大的差異。
古代乘方運算起源很早,但指數概念的形成卻很晚,希臘數學家阿基米德(
Archimedes,287~212B.C.)曾估計填滿宇宙需要的沙粒不超過1063粒,而希臘數學家阿波羅尼斯(
AppolloniusofPerga,262~190B.C.)也引進大數的表示法,我們可以說,在此時已有指數記號的形式和概念了。
西元三世紀左右,狄番多(
DiophantusofAlexandria)也發展出指數的倒數概念。
到了十四世紀,歐洲的數學家奧雷姆(NicoleOresme,1323~1382
)在指數方面的研究已有有理指數和實數指數的概念,他並引用指數律中的加法律和乘法律來處理幾何和物理的問題。
十五、十六世紀之際,德國數學家史迪飛(
MichaelStiefel,1487~1567)與法國數學家柴凱特(NicolasChuquet,1445~
1500)引進負整數指數的概念。
此外,英國數學家哈立爾特(ThomasHarriot,1560~1620
)也將一個數的正整數乘冪表達出來了,如:5個x自乘表成x·x·x·x
·x。
而荷蘭數學家史提芬(SimonStevin,1548~1620)與吉拉爾(
AlbertGirard,1592~1632)更進一步研究了分數指數,且對整數指數律做了相當系統性的討論。
至於現代數學中,指數符號是由法國數學家笛卡兒(
RenéDescartes,1596~1650)在1637年的著作《幾何學》中創立了x3,x
4等,但他以xx表示x的二次方。
1655年,英國的沃利斯(JohnWallis,1616~1703)提出負指數的概念和符號,牛頓再將正整數指數推廣到有理數指數。
19世紀末,無理數概念逐漸明確後,實數的理論才完全建立,無理數指數再透過有理數數列無限逼近來定義,就這樣把指數的概念推廣到實數。
1748年,瑞士數學家尤拉(L.Euler,1707~1783)給出了尤拉公式:e ix
=cosx+isinx,對於任意的複數z=x+
yi(x,y為實數),定義
ez=e
x+yi=ex(cosy+isin
y)
而對正實數a,透過等式a=elna(ln表示以e為底數的對數)再定義a
z=ezlna,這樣就把指數冪再推廣到複數。
指數概念完全成熟比對數還晚,18世紀人們才理解對數函數與指數函數的“反函數”關係。
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