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当对数中的底数或真数为分数时,可通过以下方法处理:
一、底数为分数的情况
换底公式法
将底数分数转换为整数底数,公式为:
$$
log_{frac{a}{b}}(x) = frac{log_c(x)}{log_cleft(frac{a}{b}right)}
$$
其中 $c$ 可取任意大于0且不等于1的数(常用自然对数 $e$ 或常用对数 10)。
分解真数法
若底数为分数形式 $frac{a}{b}$,可将其写为 $a cdot b^{-1}$,再利用对数性质:
$$
log_{frac{a}{b}}(x) = log_a(x) - log_b(x)
$$
例如:$log_{frac{2}{5}}(8) = log_2(8) - log_5(8)$。
二、真数为分数的情况
对数运算法则
若真数为分数 $frac{m}{n}$,可拆分为两个对数相减:
$$
log_aleft(frac{m}{n}right) = log_a(m) - log_a(n)
$$
例如:$log_2left(frac{1}{125}right) = log_2(1) - log_2(125) = 0 - 3log_2(5)$。
三、注意事项
换底公式时需注意底数选择,避免复杂计算;
分数底数或真数拆分后,部分对数可能无法进一步化简,需保留对数形式。