ln 本身就是以 e 为底的自然对数,ln 换底公式核心就是把 ln 和其他底数的对数互相转换,本质是通用对数换底公式在自然对数上的专门应用,通用换底公式的原理是不同底数的对数,可以统一转换成同一个底数的对数比值,这样就能够跨底数计算对数数值,化简对数表达式,处理方程求解还有求导相关运算,之所以需要 ln 换底公式,是因为计算器一般只自带常用对数也就是以 10 为底的 lg,或者直接自带 ln,遇到其他底数对数的时候,就必须借助 ln 换底公式完成换算,使用 ln 换底公式的时候,真数必须大于零,新选取的底数也不能是 1 而且必须大于零,这是硬性前提,很多初学者容易忽略底数限制,导致计算错误,下面分层整理全部 ln 换底相关公式,配套推导思路,使用场景,对照表还有易错说明,方便刷题记忆。
基础原版换底公式
第一条核心公式,ln A 等于 log 以 b 为底 A 除以 log 以 b 为底 e,这里 b 只要满足大于零不等于 1 就可以,最常用的就是取 b 等于 10,也就是 lnA 等于 lgA 除以 lge,这个是最经典的 ln 换底公式,把自然对数转换成常用对数比值。
第二条反向版本,log 以 b 为底 A 等于 lnA 除以 ln b,这条是考试最高频,意思是任意底数 b 的对数,都可以写成真数的 ln 除以底数的 ln,很多题目看到非 e 底数对数,优先使用这条 ln 换底公式。
衍生推论公式
倒数推论,log 以 b 为底 e 等于 1 除以 ln b,这个是上面反向版本令 A 等于 e 得到的推论,经常搭配基础公式联合使用。
连等形式,log 以 a 为底 b 乘以 log 以 b 为底 a 等于 1,这个是换底之后约分得到的倒数性质,属于 ln 换底公式衍生考点。
链式推论,log 以 a 为底 b 乘以 log 以 b 为底 c 等于 log 以 a 为底 c,也就是换底之后中间底数可以消掉,这个叫换底链式性质,解题化简非常好用,也可以用 ln 来表达,写成 (ln b 除以 ln a) 乘以 (ln c 除以 ln b) 等于 ln c 除以 ln a。
推导思路
从指数方程出发,假设 N 等于 log 以 b 为底 A,那么根据对数定义,b 的 N 次方等于 A,两边同时取自然对数 ln,左边就变成 N 乘以 ln b,右边是 ln A,等式整理之后 N 等于 lnA 除以 ln b,这样就推导出反向的 ln 换底公式,基础原版公式就是这个式子变形得到,整个推导过程不需要复杂极限,只依靠对数幂法则,理解推导之后就不容易记混分子分母位置。
使用场景
数值计算,没有专门底数次计算器的时候,用 ln 换底公式算出任意底数对数数值。
对数方程求解,方程里面同时出现 lg 和 ln,利用 ln 换底公式统一成同一种对数,消掉不同底数。
化简代数式,复杂多层对数,使用链式推论消去中间底数。
公式对照表
| 公式名称 | 公式写法 | 备注 |
|---|---|---|
| 正向 ln 换底 | lnA=log 以 b 为底 A 除以 log 以 b 为底 e | b 大于 0 且不等于 1,A 大于 0 |
| 反向换底 | log 以 b 为底 A=lnA 除以 ln b | 考试高频公式 |
| 倒数推论 | log 以 b 为底 e=1 除以 ln b | 由反向换底令 A=e 得到 |
| 链式推论 | log 以 a 为底 b 乘 log 以 b 为底 c=log 以 a 为底 c | 中间底数可约分 |
【常见问题】
问题 1 ln 换底公式里面分子分母容易记反怎么办
回答 1 记忆 ln 换底公式的时候,可以记住真数的 ln 放在分子,底数的 ln 放在分母,ln 换底公式是真数在上底数在下,理解推导过程就不容易记反。
问题 2 ln 换底公式可以用来计算 log 以 2 为底 8 吗
回答 2 使用 ln 换底公式,log 以 2 为底 8 等于 ln8 除以 ln2,计算之后结果等于 3,所以 ln 换底公式可以直接计算任意底数对数的值。
问题 3 ln 换底公式对底数有什么限制
回答 3 使用 ln 换底公式的时候,底数必须大于零而且不能等于 1,真数必须大于零,这是 ln 换底公式成立的前提条件,不满足就没有实数意义。
【免责申明】
本文内容仅作为高中以及高等数学基础学习参考,ln 换底公式适用于实数域常规对数计算与化简,复数相关拓展内容请参考专业教材,不替代任课教师课堂讲解。


