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In einer vierstelligen Tafel der Zehnerlogarithmen kann die Genauigkeit
weder im Numerus noch im Logarithmus über vier Ziffern hinaus
gesteigert werden. Die letzten Ziffern sind bereits gerundet; eine
Interpolation ist daher unmöglich.
Was ist eine Interpolation?
Nehmen wir an Du hast eine fünfstellige Logarithmentafel
für vierstellige Numeri. Du sollst den Logarithmus für
den Numerus 60168 bestimmen. Der Numerus 60168 liegt zwischen 60160
und 60170, folglich muss lg60168 zwischen lg60160 und lg60170 liegen,
d.h. zwischen 4,77931 und 4,77938.
Die beiden Mantissen unterscheiden sich um 7 Einheiten
der letzten Stelle. Diese Mantissendifferenz wird "Tafeldifferenz"
genannt. Die Tafeldifferenz ist also 7.
Wir schließen wie folgt:
Den 10 Numeruseinheiten entsprechen 7 Mantisseneinheiten.
Auf eine Numeruseinheit kommen 0,7 Mantisseneinheiten.
Auf 8 Numeruseinheiten kommen 8 0,7 = 5,6
Mantisseneinheiten.
Wächst der Numerus von 60160 auf 60168, also
um 8 Einheiten, dann wächst die Mantisse um 5,6 Einheiten,
d.h. von 77931 auf 77936,6. Somit ist das Ergebnis:
lg 60168 = 4,77937
Das Ausrechnen solcher Zwischenwerte wird Interpolation
genannt (interpolare (lat.) heißt einschieben oder einschalten).
Beim Interpolieren kommt es vor allem darauf an,
den Mantissenzuwachs, hier bei uns ist er 5,6, zu berechnen. Er
ergibt sich, indem man den 10.Teil der Tafeldifferenz, bei uns 7,
mit der 5. Numerusziffer, bei uns 8, multipliziert.
Den meisten Logarithmentafeln sind sogenannte Proportionaltafeln
beigegeben, sie stehen am Rand. Meist sind sie abgekürzt mit
P.P. (partes proportionales) überschrieben.
Aus diesen Täfelchen ist der Wert für
den Mantissenzuwachs sofort ablesbar. Du brauchst ihn nicht mehr
berechnen. Unser P.P. - Täfelchen würde wie folgt aussehen:
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P.P.
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1
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1
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2
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1
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3
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2
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4
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3
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5
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4
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6
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4
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7
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5
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8
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6
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9
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6
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Hierin bedeuten die Ziffern 1 bis 9 in der ersten Spalte die 5.
Numerusziffer. In der 2. Spalte stehen die gerundeten Mantissendifferenzen.
Alles klar?
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Algebra mit Spaß lernen
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Herr Logarithmus
tafelt 2
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Na gut, ich sehe schon, Du willst wirklich die Logarithmen
und die Logarithmentafel als Rechenhilfsmittel kennenlernen.
Bevor wir uns in diesen Spaß stürzen, muss
ich erst sicherstellen, ob Du die alternative Schreibweise
für Wurzeln kennst.
z.B. Ö5
= 51/2 = 50,5 oder 10
√a3 = a3/10 = a0,3
Du weißt also was gebrochene Hochzahlen
sind? Ich will Dir mal glauben, weil ich hier nicht
noch ein paar Seiten einfügen will, die das auch
noch erklären. Ich könnte Dir das Rechnen
mit der Logarithmentafel natürlich auch zeigen,
ohne dass irgendeine gebrochene Hochzahl vorkommt.
Doch Du würdest nicht verstehen, warum die Logarithmentafel
in der Zeit vor dem Taschenrechner einfach unentbehrlich
war. Die ersten drei Beispiele, die ich Dir zeige,
könntest Du auch ohne Logarithmen lösen.
Das wäre zwar mühsam, aber es würde
gehen. Die letzten beiden allerdings haben sich früher
nur mit der Logarithmentafel lösen lassen. Und
für diese letzten beiden Beispiele, musst Du
eben mit gebrochenen Hochzahlen umgehen können.
Alles klar?
Gut fangen wir an. Die Logarithmengesetze
kennst Du noch? Also manchmal funktioniert Dein Gedächtnis
wie ein kaputtes Küchensieb. 'tschuldigung! Lass
uns zur Stütze Deines Gedächtnisses noch
ein paar Vorübungen machen.
Vorübung
1: Drücke die Logarithmen von a) a3b2,
b) 3 Öa
Öb, c) 4
Öa 4
Öb mit a,b e
R+ zur Basis g (g e
R+ \{1}) durch die Logarithmen von a und
b zu derselben Basis aus.
a) logga3b2
= logga3 + loggb2
= 3 logga + 2 loggb
b) logg3
Öa Öb
= logg3 Öa
+ loggÖb
= logga1/3 + loggb1/2
= 1/3 logga + 1/2 loggb
c) logg4
Öa 4
Öb = logg4
Öa + logg4
Öb = logga1/4 +
loggb1/4 = 1/4 logga
+ 1/4 loggb
Du
siehst also, dass durch Anwendung der Logarithmengesetze
eine Multiplikation auf eine Addition und die Potenzierung
auf eine Multiplikation zurückgeführt werden
kann. Wir gehen jeweils um eine Rechenstufe zurück.
Du erinnerst Dich jetzt hoffentlich wieder, dass die
Division durch die Anwendung der Logarithmengesetze
auf die Subtraktion zurückgeführt werden
kann. Na dann wollen wir mal unsere zweite Vorübung
starten.
Vorübung
2: Bestimme den Numerus zu
a) logga + 3 loggb
= logga + loggb3
= loggab3 => Numerus = ab3
b) 2 logga - 3
loggb = logga2 -
loggb3 = logga2
: b3 => Numerus = a2 / b3
c) 1/2
loggx - 2/7 loggy
= loggx1/2 - loggy2/7
= loggx1/2 : y2/7
= loggÖx
: 7Öy2
=>
Numerus = Öx /
7Öy2
d) 3/8
loggx4 - 2 loggy3
= loggx43/8 - loggy32
= loggx3/2 - loggy6
= loggx3/2 : y6
=>
Numerus = Öx3
/ y6
So und jetzt zeige ich Dir 5 Beispiele
bevor ich Dich auf meine Aufgaben los lasse. Große
Sicherheit im Rechnen mit Logarithmen bei wenig Schreibarbeit
ermöglicht das Rechenschema, welches ich im folgenden
verwende.
Merke: Überschlagsrechnungen
vor der logarithmischen Rechnung sollten nie fehlen!
Beispiel 1
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52,32 4,376 0,4168 = 95,43
Überschlag:
50 4 0,4 = 80
|
| |
|
N
|
|
|
lg
|
|
|
|
|
52,32
|
>
|
1,7187
|
|
4,376
|
>
|
0,6411
|
|
0,4168
|
>
|
0,6199 - 1
|
|
|
|
|
95,43
|
<
|
1,9797 |
|
- Du
bestimmst von den Numeri die Logarithmen.
- Du
addierst die Logarithmen.
- Du
delogarithmierst die Summe der Logarithmen.
|
|
|
|
| |
In der Logarithmentafel schlägst Du die Mantisse
9797 nach. Der zugehörige Numerus hat die Ziffernfolge
9-5-4-3. Die Kennzahl 1 vor dem Komma sagt Dir, dass
der Numerus 2 Stellen vor dem Komma hat.
Beispiel 2
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| |
|
43,56 : 0,2134 = 204,1
Überschlag:
40 : 0,2 = 200
|
|
N
|
|
|
lg
|
|
|
|
|
43,56
|
>
|
1,6391
|
|
0,2134
|
>
|
0,3292 - 1
|
|
|
|
|
204,1
|
<
|
2,3099 |
|
- Du bestimmst
von den Numeri die Logarithmen.
- Du subtrahierst
die Logarithmen. Aus -1 wird dabei +1.
- Du delogarithmierst
den Differenzwert der Logarithmen.
|
|
|
| |
Beispiel 3
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0,52146 = 0,02010
Überschlag:
0,56 = 1/64 = 0,02
|
|
N
|
|
|
lg
|
|
|
|
|
0,5214
|
>
|
0,7172 - 1 | 6
|
|
|
|
|
|
|
4,3032 - 6
= |
|
0,02010
|
<
|
0,3032 - 2 |
|
- Du bestimmst
vom Numerus den Logarithmus.
- Du multiplizierst
den Logarithmus mit 6.
- Du verrechnest die Kennzahlen.
- Du delogarithmierst
das Ergebnis.
|
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Beispiel 4
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5
Ö42,31 = 2,115
Überschlag:
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|
|
N
|
|
|
lg
|
|
|
|
|
42,31
|
>
|
1,6264 |: 5
|
|
|
|
|
2,115
|
<
|
0,3253 |
|
- Du bestimmst
vom Numerus den Logarithmus.
- Du dividierst
den Logarithmus durch 5.
- Du delogarithmierst
das Ergebnis.
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|
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| |
Beispiel 5
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10
Ö(5,2135
+ 4,6235) = 2,385
Überschlag:
10
Ö(3000+ 3000) =
10
Ö6000 ~ 5
Ö80 ~ 2,5
|
|
N
|
|
|
lg
|
|
|
|
|
5,213
|
>
|
0,7171 |
5
|
|
3850
|
<
|
3,5855 |
|
|
|
|
4,623
|
>
|
0,6649
| 5 |
|
2111
|
<
|
3,3245 |
|
|
|
|
|
5961
|
|
>
|
3,7753
| : 10 |
|
2,385
|
|
<
|
0,3775 |
|
|
| |
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Bei schwierigen Aufgaben musst Du die
in den Beispielen 1 bis 5 dargestellten
Verfahren miteinander kombinieren. Dabei
solltest Du versuchen, möglichst
nur einmal, nämlich am Schluss der
Rechnung den Numerus aufzuschlagen. Kommt
innerhalb der Rechnung aber z.B. eine
Addition der Numeri vor, so ist es unvermeidbar,
zwischendurch zum Numerus überzugehen.
So jetzt kannst Du üben. Am rechten
Rand findest Du genug Aufgaben. Die Lösungen
dazu stehen entweder daneben oder unten
drunter. Sie sind zunächst nicht
sichtbar. Du findest sie aber mit Mouseover.
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- Du bestimmst
von 5,213 den Logarithmus und multiplizierst
ihn mit 5.
- Das 1. Zwischergebnis wird
delogerithmiert.
- Du bestimmst
von 4,623 den Logarithmus und multiplizierst
ihn mit 5.
- Das 2. Zwischergebnis wird
delogerithmiert.
- Du addierst die beiden Numeri,
die Du aus den Zwischenergebnissen erhalten
hast und logarithmierst die Summe. Dieser
Logarithmus wird durch 10 dividiert.
- Du delogarithmierst
das Ergebnis.
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Zum Ende erlaube mir noch ein paar Zeilen. Natürlich
enthielt eine Logarithmentafel, wie wir sie früher
an der Realschule verwendet haben nicht nur die 9
Seiten mit den Logarithmen. Du findest dort auch Tabellen
mit den Quadratzahlen von 1,000 bis 9,999. Damit kannst
Du Quadrate zwischen 1 und 9999 herauslesen. Ebenso
Tabellen mit den Quadratwurzeln, den Werten für
die Winkelfunktionen mit einer Genauigkeit von 3 Minuten,
die Logarithmen zu den Winkelfunktionen und sonst
noch einigen mathematischen Schnickschnack. Zusammen
mit dem Rechenstab konnte man wirklich auch ohne Taschenrechner
einigermaßen bequem rechnen. Mit Taschenrechner,
gebe ich zu, ist es aber noch bequemer.
Viel Spaß beim Üben!
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Diese Seite wurde zuletzt am
Dienstag 15 September, 2009 18:59
geändert.
© 2002 Wolfgang Appell
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Die Lösungen findest Du entweder neben der Aufgabe
oder, wenn diese zu lang ist, unten drunter. Du musst allerdings die weiß formatierte Schrift mit der maus markieren.
Die etwas komplizierteren
Aufgaben kannst Du auch einmal mit Deinem Taschenrechner üben.
Du wirst sehen auch das ist nicht einfach. Bedenke aber beim Vergleichen,
dass Du mit der Logarithmentafel, die ich Dir anbiete, nur auf 4
geltende Ziffern Genauigkeit rechnen kannst. Meine Ergebnisse sind
mit der Logarithmentafel berechnet und unterscheiden demnach manchmal
beträchtlich vom Taschenrechner, vor allem bei Aufgaben bei
denen man die Numeri von Zwischenergebnissen bestimmen muss.
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| 40,85 37,12 |
1516 |
| 23,14 5,062 |
117,1 |
| 0,35 2,87 |
1,005 |
| 28,27 193,8
8,516 |
46660 |
| 56,43 0,0025
0,692 |
0,09745 |
| 78341 : 7,542 |
10390 |
| 67,23 : 0,0531 |
1266 |
| 93,48 : 0,07248 |
1290 |
| 0,08765 : 0,007654 |
11,45 |
| 0,07439 : 0,816 |
0,09116 |
| 0,009812 : 0,0005421 |
18,10 |
| (65,2 4,12)
: 23,7 |
11,33 |
| 345,62 0,78293 |
270,6 |
| 0,6432
+ 0,73422 |
0,9524 |
| 45,23
- 78,233 |
- 386350 |
| Ö(8,32
+ 66,92) |
67,42 |
| Ö(34,23
+ 31,23) |
265,3 |
| (Ö2
+ Ö5)2 |
13,32 |
| (Ö7
- Ö5)3 |
0,06893 |
| (2Ö3
- 5Ö2)2 |
13,02 |
| (32,13
- 56,22)3 |
|
| 2,679 * 10^13 |
| Ö(56,22
+ 86,32 - 2 56,2
86,3 0,6732) |
| 63,86 |
| Ö(76,12
+ 32,92 + 2 76,1
32,9 0,7231) |
| 102,5 |
| (54,22
+ 78,12 - 53,12)
: (2 54,2 78,1) |
| 0,7345 |
| (1,043
- 1) : 0,04 |
| 3,125 |
| (1,0610
- 1) : 0,06 |
| 13,18 |
| (1,04510
- 1) : 0,045 |
| 12,29 |
| 0,45629 : 345,67 |
| 1,320 * 10^(-3) |
| 672,543 |
| 3,041 * 10^8 |
| |
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