Logaritmer var en epokegørende opfindelse, fordi det med dem bliver meget nemmere at lave beregninger med flercifrede tal. Særligt multiplikation, division og uddragning af rødder er nemmere. Her betragter vi et eksempel med multiplikation. Gennem historien har transport på havet været vigtig for handel og magt. Man har haft brug for at kunne navigere sikkert, hvilket indebar multiplikation af tal med flere cifre.
Hvis vi f.eks. uden brug af computer skal beregne
2,4516 · 86,325 = x
skal der laves 25 multiplikationer af tal mellem 1 og 9 samt 39 additioner. Det tager noget tid at lave de mange beregninger, og jo flere beregninger der skal laves, jo flere muligheder er der for at regne forkert.
Det er den første logaritmeregel, der er årsagen til, at multiplikationen bliver meget lettere, når vi anvender logaritmer. Ved at anvende logaritmen på regnestykket kan man skrive:
log(2,4516 · 86,325) = log(x)
log(2,4516) + log(86,325) = log(x)
Vha. logaritmetabeller kan man slå op (vises nedenfor) at
log(2,4516) = 0,38945
og
log(86,325) = 1,93614
Dvs. at
log(2,4516 · 86,325) = log(x)
0,38945 + 1,93614 = log(x)
2,32559 = log(x)
For at beregne 2,4516 · 86,325 mangler vi nu bare at kigge i en logaritmetabel og finde det tal x, som giver en logaritmeværdi på 2,32559. Hvordan det gøres, vises nedenfor.
Ved at anvende logaritmemetoden til at løse regnestykket har vi kun lavet 8 additioner af tal mellem 1 og 9. Men derudover har vi også lavet tre opslag i en logaritmetabel. Metoden virker derfor kun, hvis nogen på forhånd har lavet en logaritmetabel til os. Det var netop, hvad Henry Briggs udgav i 1624. Briggs' logaritmetabel indeholder logaritmeværdier for alle hele tal mellem 1 og 20.000 samt mellem 90.000 til 100.000 - alle med 14 decimaler. I 1628 fuldførte hollænderen Adriaan Vlacq logaritmetabellen med de hele tal mellem 20.000 og 90.000 - dog kun med 10 decimaler.
Nederst på siden vises en logaritmetabel. Undervejs skal man kigge forskellige steder i tabellen, disse steder bliver forstørret og vist i forskellige figurer, når teksten henviser til tabellen. Det tal, som man vil bestemme logaritmen af, skal findes vha. en kombination af cifrene i første kolonne og dernæst cifrene i øverste række. Resultatet vil fremgå af de cifre, der står i den øvrige del af tabellen.
Det mindste tal i tabellen, som man kan aflæse 10-tals-logaritmen af, er "100" (i første kolonne) + "0" (i øverste række). Resultatet ses i krydsfeltet af række "100" og kolonne "0" til at være 0000.
Hvis log(x) = 0000, er x = 100000 = 1. Det mindste tal "100" + "0" skal altså læses som x = 1,000. Det må betyde, at man i tabellen har undladt et komma i første kolonne. Vi skal altså selv huske at indsætte dette komma.
Figur 10.5.1. Første kolonnes "100" og øverste rækkes "0" skal læses som log(1,000). Resultatet er 0,0000.
Vha. tabellen kan vi nu bestemme log(2,4516). Vi starter med at se bort fra kommaet mellem 2 og 4. Derefter leder vi i tabellens første kolonne efter så mange cifre som muligt læst fra venstre af i talrækken 24516. Vi finder de to første cifre som tallet "24".
I rækken "24" bevæger vi os vandret indad i tabellen indtil vi når kolonnen "5", fordi det tredje ciffer i talrækken er et 5-tal.
I krydsfeltet mellem række "24" og kolonne "5" aflæser vi tallet 3892. Her har man undladt at skrive det foranstående "0," i tabellen, som vi selv skal huske at notere. Fortolkningen er at
log(2,45) = 0,3892
Figur 10.5.2. Tabelaflæsning: log(2,45) = 0,3892.
Vi har nu et resultat med en nøjagtighed ned til 10-tusindedele. Men vi mangler stadig cifrene 1 og 6 i talrækken 24516. Hertil skal vi benytte de sidste 9 kolonner i tabellen - vi arbejder stadig i række "24".
Cifrene 1 og 6 skal vi læse som 1,6 i forhold til tallene 1 til 9 i de sidste 9 kolonner. Vi skal altså finde det tal, der cirka befinder sig midt imellem tallet i kolonne "1" og kolonne "2". I kolonnen "1" finder vi tallet 2, mens vi i kolonnen "2" finder vi tallet 3. Tallet vi leder efter er altså cirka 2,5, hvor 2-tallet angiver 10-tusindedele og 5-tallet angiver 100-tusindedele. De 2,5 skal nu lægges til det forrige mellemresultat. Dvs.
log(2,4516) = 0,3892 + 0,00025 = 0,38945
Figur 10.5.3. Aflæsning af de sidste decimaler i resultatet.
Man kan kontrollere at log(2,4516) = 0,38945 ved at lave en computerberegning.
Vi skal nu bestemme log(86,325) vha. tabellen. Men hvordan er det muligt, hvis vi skal følge samme metode som før? Det største tal i tabellen, som man kan aflæse 10-tals-logaritmen af, må jo være 9,999. Det kan vi se nede i de to sidste rækker, hvor den første kolonne og kolonne "9" giver os tallet 9,99, mens den sidste kolonne giver os 0,009. Altså i alt 9,99 + 0,009 = 9,999.
Figur 10.5.4. Det største tal i tabellen man kan tage logaritmen til.
For at bestemme logaritmer til tal over 9,999 må vi anvende en simpel omskrivning og logaritmeregneregel 1:
log(86,325) = log(10 · 8,6325) = log(10) + log(8,6325) = 1 + log(8,6325)
Vi skal altså bare bestemme log(8,6325) og huske at addere med 1 til sidst inden vi har resultatet. De tre første cifre i talrækken 86325 giver os række "86" og kolonne "3", hvor vi aflæser 9360. Dvs. log(8,63) = 0,9360.
De sidste to cifre i talrækken (2 og 5) fortæller os, at vi skal addere med et tal midt imellem 0,0001 og 0,0002, dvs. 0,00015. Resultatet er at
log(86,325) = 1 + 0,9360 + 0,00015 = 1,93615
Figur 10.5.5. Tabelaflæsning: log(8,6325) = 0,93615.
Bemærk at tabellen giver os en lille unøjagtighed. En computerberegning viser, at log(86,325) = 1,936137 = 1,93614. Unøjagtigheden betyder dog ikke noget i praksis.
Bemærk også at hvis vi skal aflæse 10-tals-logaritmen til et tal over 100, f.eks. log(421,86), så skal vi bruge omskrivningen
log(421,86) = log(100) + log(4,2186) = 2 + log(4,2186)
Vi mangler nu kun at gå baglæns i tabellen for at finde hvilket tal, der giver en logaritmeværdi på 0,38945 + 1,93615 = 2,3256. Men tallene i tabellens midte skal der jo sættes et "0," foran, så hvordan får vi taget højde for det første 2-tal i talrækken 23256? Vi bruger samme trick som ved log(86,325):
log(x) = 2,3256
log(x) = 2 + 0,3256
10 log(x) = 10 ( 2 + 0,3256 )
10 log(x) = 10 2 · 10 0,3256
x = 100 · 10 0,3256
For at bestemme x skal vi altså have beregnet y = 10 0,3256, som kan gøres vha. tabellen ved først at omskrive på følgende måde
log(y) = log(10 0,3256 )
log(y) = 0,3256
Vi leder nu efter cifrene 3256 i tabellens midte, men finder dem ikke. Derfor leder vi efter de cifre, der er mindre og tættest på. Vi finder cifrene 3243 i række "21" og kolonne "1". Dvs. log(2,11) = 0,3243 idet vi husker at sætte kommaet efter første ciffer i første kolonne.
Figur 10.5.6. log(2,11) = 0,3243.
Vores resultat mangler 0,3256 - 0,3243 = 0,0013 i at være korrekt. Derfor ledes der efter tallet 0,0013 i de sidste 9 kolonner i række "21". Vi finder ikke 0,0013 men derimod 0,0012 og 0,0014 hhv. i kolonne "6" og "7", svarende til at der skal lægges hhv. 0,006 og 0,007 til vores y-værdi. Da 0,0013 ligger midt imellem 0,0012 og 0,0014 lægger vi 0,0065 til.
Dvs. at hvis log(y) = 0,3256 så er y = 2,11 + 0,0065 = 2,1165.
Figur 10.5.7. Aflæsning af de sidste decimaler i resultatet.
Vores x-værdi kan nu bestemmes
x = 100 · 10 0,3256 = 100 · 2,1165 = 211,65
Bemærk at resultatet er meget tæt på at være det, der beregnes med computer, når man løser ligningen log(x) = 2,3256. Her vil computeren give os svaret x = 211,636.
Vha. logaritmetabellen har vi nu fundet ud af at
2,4516 · 86,325 = 211,636
Resultatet fra logaritmetabellen er meget tæt på det korrekte svar
2,4516 · 86,325 = 211,63437
Resultatet ville have været mere præcis, hvis vi havde haft en logaritmetabel med flere decimaler.
Før lommeregnere kom frem i 1970'erne, regnede man meget på en regnestok. Her benyttes samme princip som ved logaritmer, idet der både på den faste del af regnestokken og på skyderen i midten er anbragt en logaritmisk skala. Ved så at flytte skyderen frem og tilbage kan man hurtigt og nemt både udregne gange- og divisionsstykker. Vi vil dog ikke behandle regnestokken yderligere her.
Figur 10.5.8. En regnestok.