Mathematical constant
2の自然対数 曲線 1/x の下の面積としての 2 の自然対数。 |
| 合理性 | 非合理的 |
|---|
|
| 小数点 | 0.69314 71805 59945 3094... |
|---|
数学において、2の自然対数は、指数関数が2となる唯一の実数引数です。これは様々な式に頻繁に現れ、交代調和級数によっても与えられます。2の自然対数(OEISの配列A002162)の小数点以下30桁を切り捨てた値は、以下の通りです。

他の底における2の対数は、次の式で得られる。

特に常用対数は(OEIS : A007524)

この数の逆数は10 の二進対数です。
(OEIS : A020862)。
リンデマン・ワイエルシュトラスの定理によれば、 0と1以外の任意の自然数(より一般的には、 1以外の任意の正の代数的数)の自然対数は超越数である。また、代数的周期環にも含まれる。
シリーズ表現
上昇交互階乗
これはよく知られている「交代調和級数」です。





二項上昇定数階乗






その他のシリーズ表現









使用して
(十角数の逆数の和)
リーマンゼータ関数を含む
![{\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }{\frac {1}{n}}[\zeta (2n)-1]=\ln 2.}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \sum _{n=2}^{\infty }{\frac {1}{2^{n}}}[\zeta (n)-1]=\ln 2-{\frac {1}{2}}.}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }{\frac {1}{2n+1}}[\zeta (2n+1)-1]=1-\gamma -{\frac {\ln 2}{2}}.}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)

( γはオイラー・マスケローニ定数、ξ はリーマンのゼータ関数です。)
BBP型表現

( Bailey–Borwein–Plouffe (BBP) 型表現の詳細については、こちらを参照してください。)
自然対数の 3 つの一般級数を 2 に直接適用すると、次のようになります。



これらを適用すると次のようになります。



これらを適用すると次のようになります。



これらを適用すると次のようになります。



積分としての表現
積分の結果として、自然対数2は頻繁に現れます。その明示的な公式としては、以下のものがあります。





その他の表現
ピアス拡張はOEIS :A091846です

エンゲル拡張はOEIS :A059180です

余接展開はOEIS :A081785である。

単純な連分数展開はOEIS :A016730である。
、
これによって有理近似値が得られ、最初のいくつかは 0、1、2/3、7/10、9/13、61/88 です。
この一般化連分数:
, [1]- 次のようにも表現できる

次の連分数表現(JLLagrange)は、(漸近的に)1サイクルあたり1.53の新しい正しい小数点以下の桁数を与える: [2] [3]

または

他の対数のブートストラップ
ln 2の値が与えられた場合、他の整数の対数を計算する方法は、素数の対数を表にし、次の層で合成数cの対数を因数分解に基づいて計算することです。

これは
| プライム | 近似自然対数 | OEIS |
|---|
| 2 | 0.693 147 180 559 945 309 417 232 121 458 | A002162 |
| 3 | 1.098 612 288 668 109 691 395 245 236 92 | A002391 |
| 5 | 1.609 437 912 434 100 374 600 759 333 23 | A016628 |
| 7 | 1.945 910 149 055 313 305 105 352 743 44 | A016630 |
| 11 | 2.397 895 272 798 370 544 061 943 577 97 | A016634 |
| 13 | 2.564 949 357 461 536 736 053 487 441 57 | A016636 |
| 17 | 2.833 213 344 056 216 080 249 534 617 87 | A016640 |
| 19 | 2.944 438 979 166 440 460 009 027 431 89 | A016642 |
| 23 | 3.135 494 215 929 149 690 806 752 831 81 | A016646 |
| 29 | 3.367 295 829 986 474 027 183 272 032 36 | A016652 |
| 31 | 3.433 987 204 485 146 245 929 164 324 54 | A016654 |
| 37 | 3.610 917 912 644 224 444 368 095 671 03 | A016660 |
| 41 | 3.713 572 066 704 307 803 866 763 373 04 | A016664 |
| 43 | 3.761 200 115 693 562 423 472 842 513 35 | A016666 |
| 47 | 3.850 147 601 710 058 586 820 950 669 77 | A016670 |
| 53 | 3.970 291 913 552 121 834 144 469 139 03 | A016676 |
| 59 | 4.077 537 443 905 719 450 616 050 373 72 | A016682 |
| 61 | 4.110 873 864 173 311 248 751 389 103 43 | A016684 |
| 67 | 4.204 692 619 390 966 059 670 071 996 36 | A016690 |
| 71 | 4.262 679 877 041 315 421 329 454 532 51 | A016694 |
| 73 | 4.290 459 441 148 391 129 092 108 857 44 | A016696 |
| 79 | 4.369 447 852 467 021 494 172 945 541 48 | A016702 |
| 83 | 4.418 840 607 796 597 923 475 472 223 29 | A016706 |
| 89 | 4.488 636 369 732 139 838 317 815 540 67 | A016712 |
| 97 | 4.574 710 978 503 382 822 116 721 621 70 | A016720 |
3番目の層では、有理数の対数r = 1つの/bはln( r ) = ln( a ) − ln( b )で計算され、根の対数はln n √ c = によって計算されます。1/n ln( c )。
2 の対数は、2 の累乗がかなり密に分布しているという意味で便利です。他の数bの累乗b jに近い累乗2 iを見つけることは比較的簡単で、ln( b )の級数表現は、2 とbを対数変換で結合することによって見つかります。
例
p s = q t + d(ある小さなd )の場合、p s/q t = 1 + d/q tそしてそれゆえ

q = 2を選択すると、 ln pとln 2の積と一連のパラメータが表されます。d/q t収束を早くするために小さく保ちたい。例えば、 3 2 = 2 3 + 1とすると、

これは実際には、このタイプの展開を示す次の表の 3 行目です。
| s | p | t | q | d/q t |
|---|
| 1 | 3 | 1 | 2 | 1/2 = −0.500 000 00 … |
| 1 | 3 | 2 | 2 | − 1/4 = −0.250 000 00 … |
| 2 | 3 | 3 | 2 | 1/8 = −0.125 000 00 … |
| 5 | 3 | 8 | 2 | − 13/256 = −0.050 781 25 … |
| 12 | 3 | 19 | 2 | 7153/524 288 = −0.013 643 26 … |
| 1 | 5 | 2 | 2 | 1/4 = −0.250 000 00 … |
| 3 | 5 | 7 | 2 | − 3/128 = −0.023 437 50 … |
| 1 | 7 | 2 | 2 | 3/4 = −0.750 000 00 … |
| 1 | 7 | 3 | 2 | − 1/8 = −0.125 000 00 … |
| 5 | 7 | 14 | 2 | 423/16 384 = −0.025 817 87 … |
| 1 | 11 | 3 | 2 | 3/8 = −0.375 000 00 … |
| 2 | 11 | 7 | 2 | − 7/128 = −0.054 687 50 … |
| 11 | 11 | 38 | 2 | 10 433 763 667/274 877 906 944 = −0.037 957 81 … |
| 1 | 13 | 3 | 2 | 5/8 = −0.625 000 00 … |
| 1 | 13 | 4 | 2 | − 3/16 = −0.187 500 00 … |
| 3 | 13 | 11 | 2 | 149/2048 = −0.072 753 91 … |
| 7 | 13 | 26 | 2 | − 4 360 347/67 108 864 = −0.064 974 23 … |
| 10 | 13 | 37 | 2 | 419 538 377/137 438 953 472 = −0.003 052 54 … |
| 1 | 17 | 4 | 2 | 1/16 = −0.062 500 00 … |
| 1 | 19 | 4 | 2 | 3/16 = −0.187 500 00 … |
| 4 | 19 | 17 | 2 | − 751/131 072 = −0.005 729 68 … |
| 1 | 23 | 4 | 2 | 7/16 = −0.437 500 00 … |
| 1 | 23 | 5 | 2 | − 9/32 = −0.281 250 00 … |
| 2 | 23 | 9 | 2 | 17/512 = −0.033 203 12 … |
| 1 | 29 | 4 | 2 | 13/16 = −0.812 500 00 … |
| 1 | 29 | 5 | 2 | − 3/32 = −0.093 750 00 … |
| 7 | 29 | 34 | 2 | 70 007 125/17 179 869 184 = −0.004 074 95 … |
| 1 | 31 | 5 | 2 | − 1/32 = −0.031 250 00 … |
| 1 | 37 | 5 | 2 | 5/32 = −0.156 250 00 … |
| 4 | 37 | 21 | 2 | − 222 991/2 097 152 = −0.106 330 39 … |
| 5 | 37 | 26 | 2 | 2 235 093/67 108 864 = −0.033 305 48 … |
| 1 | 41 | 5 | 2 | 9/32 = −0.281 250 00 … |
| 2 | 41 | 11 | 2 | − 367/2048 = −0.179 199 22 … |
| 3 | 41 | 16 | 2 | 3385/65 536 = −0.051 651 00 … |
| 1 | 43 | 5 | 2 | 11/32 = −0.343 750 00 … |
| 2 | 43 | 11 | 2 | − 199/2048 = −0.097 167 97 … |
| 5 | 43 | 27 | 2 | 12 790 715/134 217 728 = −0.095 298 25 … |
| 7 | 43 | 38 | 2 | − 3 059 295 837/274 877 906 944 = −0.011 129 65 … |
q = 10の自然対数から始めて、次のパラメータを使用できます。
| s | p | t | q | d/q t |
|---|
| 10 | 2 | 3 | 10 | 3/125 = −0.024 000 00 … |
| 21 | 3 | 10 | 10 | 460 353 203/10 000 000 000 = −0.046 035 32 … |
| 3 | 5 | 2 | 10 | 1/4 = −0.250 000 00 … |
| 10 | 5 | 7 | 10 | − 3/128 = −0.023 437 50 … |
| 6 | 7 | 5 | 10 | 17,649/10万 = −0.176 490 00 … |
| 13 | 7 | 11 | 10 | − 3 110 989 593/1億 = −0.031 109 90 … |
| 1 | 11 | 1 | 10 | 1/10 = −0.100 000 00 … |
| 1 | 13 | 1 | 10 | 3/10 = −0.300 000 00 … |
| 8 | 13 | 9 | 10 | − 184 269 279/1 000 000 000 = −0.184 269 28 … |
| 9 | 13 | 10 | 10 | 604 499 373/10 000 000 000 = −0.060 449 94 … |
| 1 | 17 | 1 | 10 | 7/10 = −0.700 000 00 … |
| 4 | 17 | 5 | 10 | − 16 479/10万 = −0.164 790 00 … |
| 9 | 17 | 11 | 10 | 18 587 876 497/1億 = −0.185 878 76 … |
| 3 | 19 | 4 | 10 | − 3141/1万 = −0.314 100 00 … |
| 4 | 19 | 5 | 10 | 30 321/10万 = −0.303 210 00 … |
| 7 | 19 | 9 | 10 | − 106 128 261/1 000 000 000 = −0.106 128 26 … |
| 2 | 23 | 3 | 10 | − 471/1000 = −0.471 000 00 … |
| 3 | 23 | 4 | 10 | 2167/1万 = −0.216 700 00 … |
| 2 | 29 | 3 | 10 | − 159/1000 = −0.159 000 00 … |
| 2 | 31 | 3 | 10 | − 39/1000 = −0.039 000 00 … |
既知の数字
これはln 2の桁数計算における最近の記録表です。2018年12月時点で、ln 2 は1を除く他のどの自然数の自然対数[4] [5]よりも多くの桁数まで計算されています。
| 日付 | 名前 | 桁数 |
|---|
| 2009年1月7日 | A.Yee & R.Chan | 155億 |
| 2009年2月4日 | A.Yee & R.Chan | 31,026,000,000 |
| 2011年2月21日 | アレクサンダー・イー | 50,000,000,050 |
| 2011年5月14日 | 近藤茂 | 100,000,000,000 |
| 2014年2月28日 | 近藤茂 | 200,000,000,050 |
| 2015年7月12日 | ロン・ワトキンス | 250,000,000,000 |
| 2016年1月30日 | ロン・ワトキンス | 350,000,000,000 |
| 2016年4月18日 | ロン・ワトキンス | 500,000,000,000 |
| 2018年12月10日 | マイケル・クォック | 600,000,000,000 |
| 2019年4月26日 | ジェイコブ・リフィー | 1,000,000,000,000 |
| 2020年8月19日 | キム・スンミン[6] [7] | 1,200,000,000,100 |
| 2021年9月9日 | ウィリアム・エコールズ[8] | 1,500,000,000,000 |
| 2024年2月12日 | ジョーダン・ラヌース[9] | 3,000,000,000,000 |
参照
参考文献
- ブレント, リチャード P. (1976). 「初等関数の高速多倍長精度評価」J. ACM . 23 (2): 242– 251. doi : 10.1145/321941.321944 . MR 0395314. S2CID 6761843.
- Uhler, Horace S. (1940). 「2, 3, 5, 7, 17の係数および対数の再計算と拡張」Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 26 (3): 205– 212. Bibcode :1940PNAS...26..205U. doi : 10.1073/pnas.26.3.205 . MR 0001523. PMC 1078033. PMID 16588339 .
- スウィーニー, デュラ W. (1963). 「オイラー定数の計算について」.計算数学. 17 (82): 170– 178. doi : 10.1090/S0025-5718-1963-0160308-X . MR 0160308.
- Chamberland, Marc (2003). 「対数と一般化ガウス–メルセンヌ素数のための二元BBP式」(PDF) . Journal of Integer Sequences . 6 : 03.3.7. Bibcode :2003JIntS...6...37C. MR 2046407. オリジナル(PDF)から2011年6月6日にアーカイブ。 2010年4月29日閲覧。
- グーレヴィッチ、ボリス。ヘスス・ゴヤネス・ギレラ(2007)。 「BBP 式に触発された π および多対数定数の二項和の構築」(PDF)。応用数学。電子ノート。7 : 237–246。MR 2346048 。
- Wu, Qiang (2003). 「有理数の対数の線形独立性測度について」.計算数学. 72 (242): 901–911 . doi : 10.1090/S0025-5718-02-01442-4 .
- ^ Borwein, J.; Crandall, R.; Free, G. (2004). 「ラマヌジャンAGM分数について、I:実パラメータの場合」(PDF) . Exper. Math . 13 (3): 278– 280. doi :10.1080/10586458.2004.10504540. S2CID 17758274.
- ^ AN Khovanski, 連分数の応用と近似理論の問題への一般化, 1963年, Noordhoff, Groningen, オランダ
- ^ 数学的解析 関数、極限、級数、連分数. LA Lyusternik、AR Yanpol'Skii編、DE Brown訳、E. Spence編、1965年、p.273。Pergamon Press、オックスフォード、ロンドン、エディンバラ、ニューヨーク
- ^ "y-cruncher". numberworld.org . 2018年12月10日閲覧。
- ^ 「2の自然対数」. numberworld.org . 2018年12月10日閲覧。
- ^ “y-cruncherが樹立した記録”. 2020年9月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年9月15日閲覧。
- ^ 「キム・スンミンによる2の自然対数(Log(2))の世界記録」。2020年8月19日。 2020年9月15日閲覧。
- ^ 「ウィリアム・エコールズ」 . 2025年3月15日閲覧。
- ^ 「y-cruncherが樹立した記録」2025年3月15日閲覧。
外部リンク