Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Hvernig voru logratöflur búnar til fyrir daga tölvunnar?

Bæði í verkum síðmiðalda og í verkum Arkímedesar (287 – 212 f. Kr.) má sjá þess merki að menn hafa tekið eftir því að samlagning veldisvísa tiltekinnar tölu, til dæmis 2, samsvarar margföldun talnanna. Dæmi um það gæti til dæmis verið
25·27 = 32·128 = 4096,
en einnig mætti reikna
25·27 = 25+7 = 212 = 4096.

Margföldun er allflókin og tímafrek aðgerð miðað við samlagningu þannig að þarna má eygja leið til að auðvelda útreikninga. Gallinn var þó sá að bilið milli heiltöluvelda af heiltölum, jafnvel af tölunni 2, er alltof stórt til þess að hægt sé að beita einföldum brúunaraðferðum til að finna gildi sem liggja á milli veldanna. Þannig er til dæmis 22 = 4 og 23 = 8 en 22,5 er ekki 6 sem er mitt á milli 4 og 8, heldur rúmlega 5,6.

John Napier (1550-1617) var skoskur óðalsbóndi sem stjórnaði miklum eignum og þurfti því að fást við útreikninga. Hann bjó til margföldunartöflur og fékk snemma áhuga á hvernig hægt væri að nota veldisvísa til hægðarauka við reikninga. Árið 1614 birti Napier bók sína, Lýsing á hinni undursamlegu lograreglu. Orðið logra eða lógaritma myndaði hann af grísku orðunum logos sem merkir hlutfall og ariþmos sem merkir tala þannig að logri/lógaritmi merkir hlutfallstala. Bókin vakti verðskuldaða athygli og hrifningu.

Til þess að fá sem þéttust gildi í jafnhlutfallaröð heiltöluvelda af tiltekinni grunntölu notaði Napier grunntöluna 1 – 10-7 = 0,9999999. Töflur sínar byggði Napier upp með endurtekinni margföldun. Þótt allir reikningar væru gerðir í höndum voru skekkjur ótrúlega fáar.

Árið 1615 kynntist Napier aðdáanda verksins, Henry Briggs (1561-1630). Þeir urðu ásáttir um að nota 10 sem grunntölu þannig að logrinn af 1 skyldi vera 0 en logrinn af 10 vera 1. Briggs tókst svo á hendur að reikna út logra með grunntölunni 10 fyrir tölur frá 1 til 20000 og 90000 til 100000, með 30 aukastöfum. Í stað þess að reikna veldi af tölu mjög nærri einum eins og Napier gerði tók Briggs ferningsrætur. Hann reiknaði til dæmis \(\sqrt{10}=3,162277\) og setti log(3,162277) = 0,5. Út frá því gat hann reiknað 103/2 og með því að taka ferningsrót af þeirri stærð fann hann 103/4. Þannig hélt hann áfram og þétti logragildin. Töflur Briggs, sem voru gefnar út 1617 og aftur 1624 og voru fullgerðar af Aadrian Vlacq (1600-1667) árið 1628, voru grunnur að öllum logratöflum langt fram á 20. öld. Slíkar töflur voru gefnar út prentaðar til notkunar í skólum og víðar en um 1975 tóku reiknivélar að leysa þær af hólmi.

Lograr með grunntölunni 10 voru kenndir við Briggs og nefndir Briggslograr. Aðrar grunntölur hafa einnig verið notaðar. Þeir lograr sem nú koma mest við sögu í skólanámi eru lograr með grunntölunni e ~ 2,718. Þeir eru nefndir náttúrlegir lograr og gegna mikilvægu hlutverki í reikningum sem tengjast náttúruvísindum. Í tölvunarfræði er notaður logri með grunntölunni 2.

Síðar á 17. öld jókst mjög þekking manna á óendanlegum röðum. Með jöfnunni \[log(1+x)=x-\frac{x^{3}}{3}+\frac{x^{5}}{5}-\frac{x^{7}}{7}+\frac{x^{9}}{9}-...+\frac{(-1)^{n}x^{2n+1}}{2n+1}+...\] er náttúrlegur logri settur fram sem óendanleg veldaröð og eftir henni er hægt að reikna logragildi fyrir hvaða x sem er. Þessi röð var verk Nicolas Mercators (1620 – 1687) og William Brounckers (1620 – 1684). Raðir á borð við þessa eru innbyggðar í reiknitæki nú á dögum til að reikna logra og hornaföll.

Reiknistokkar voru algengir meðal verkfræðinga og annarra sem framkvæma þurftu nákvæma útreikninga. Á reiknistokk er tölunum frá 1 til 10 raðað upp á tvo lograkvarða. Kvörðunum er síðan rennt til þannig að þegar tiltekinni lengd á öðrum kvarðanum er bætt við lengd á hinum kvarðanum jafngildir það margföldun en sé hún dregin frá jafngildir það deilingu. Lengd eftir kvarðanum jafngildir í rauninni tölu eða hlutfalli og aðgerðir með reiknistokknum eiga sér nána hliðstæðu í reikningi með logrum þó að notendur hafi ekki alltaf gert sér það ljóst.

Heimildir:
  • Boyer, Carl og Merzbach, Uta: A History of Mathematics. John Wiley and Sons. 1991.
  • Katz, Victor: A History of Mathematics. Harper Collins College Publishers. 1993.

Myndir:

Útgáfudagur

18.4.2001

Spyrjandi

Kristján Guðmundsson

Höfundur

Kristín Bjarnadóttir

prófessor emerita

Tilvísun

Kristín Bjarnadóttir. „Hvernig voru logratöflur búnar til fyrir daga tölvunnar? “ Vísindavefurinn, 18. apríl 2001. Sótt 20. september 2017. http://visindavefur.is/svar.php?id=1513.

Kristín Bjarnadóttir. (2001, 18. apríl). Hvernig voru logratöflur búnar til fyrir daga tölvunnar? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=1513

Kristín Bjarnadóttir. „Hvernig voru logratöflur búnar til fyrir daga tölvunnar? “ Vísindavefurinn. 18. apr. 2001. Vefsíða. 20. sep. 2017. <http://visindavefur.is/svar.php?id=1513>.

Chicago | APA | MLA

Sendu inn spurningu
eða

Vísindadagatalið

Kjarnorka

Kjarnorka er langöflugasta náttúrulega orkulindin sem til er. Hún á upptök sín í atómkjörnunum. Kjarnorka sólarinnar gerir líf á jörðinni mögulegt. Menn hafa nýtt kjarnorku á ýmsa vegu. Í kjarnorkuverum er keðjuverkandi kjarnaklofnun notuð til að framleiða gufu sem er síðan látin knýja hverfla til rafmagnsframleiðslu. Kjarnorka verður annars vegar til við klofnun þyngstu atómkjarna og hins vegar við samruna léttustu kjarnanna.