Logaritma: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Dedhert.Jr (bicara | kontrib) Tag: Suntingan visualeditor-wikitext |
Fitur saranan suntingan: 3 pranala ditambahkan. |
||
(28 revisi perantara oleh 5 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
[[Berkas:
Dalam [[matematika]], '''logaritma'''
Ada tiga bilangan pokok logaritma yang umum beserta kegunaannya. Logaritma dengan bilangan pokok {{math|10}} ({{math|1=''b'' = 10}}) disebut sebagai [[logaritma umum]], yang biasanya dipakai dalam ilmu sains dan rekayasa.
Logaritma diperkenalkan oleh [[John Napier]] pada tahun 1614 sebagai alat yang menyederhanakan perhitungan.<ref>{{citation|url=http://archive.org/details/johnnapierinvent00hobsiala|title=John Napier and the invention of logarithms, 1614; a lecture|last=Hobson|first=Ernest William|date=1914|publisher=Cambridge : University Press|others=University of California Libraries}}</ref> Logaritma dipakai lebih cepat dalam navigator, ilmu sains, rekayasa, ilmu ukur wilayah, dan bidang lainnya untuk lebih mempermudah perhitungan nilai yang sangat akurat. Dengan menggunakan [[Tabel matematika|tabel logaritma]], cara yang membosankan
: <math> ^b\!\log(xy) = \, ^b\!\log x + \, ^b\!\log y,</math>
asalkan bahwa {{mvar|b}}, {{mvar|x}} dan {{mvar|y}} bilangan positif dan {{math|''b'' ≠ 1}}. [[Mistar hitung]] yang juga berasal dari logaritma dapat mempermudah perhitungan tanpa menggunakan tabel, namun perhitungannya kurang akurat. [[Leonhard Euler]] mengaitkan gagasan logaritma saat ini dengan [[fungsi eksponensial]] pada abad ke-18, dan juga memperkenalkan huruf {{mvar|e}} sebagai bilangan pokok dari logaritma alami.<ref>{{citation|title=Theory of complex functions|last=Remmert, Reinhold.|date=1991|publisher=Springer-Verlag|isbn=0387971955|location=New York|oclc=21118309}}</ref>
Penerapan [[skala logaritmik]] dipakai dalam mengurangi kuantitas yang sangat besar menjadi lebih kecil. Sebagai contoh, [[desibel]] (dB) adalah [[satuan]] yang digunakan untuk menyatakan [[Tingkat (kuantitas logaritmik)|rasio sebagai logaritma]], sebagian besar untuk kekuatan sinyal dan amplitudo (contoh umumnya pada [[tekanan suara]]). Dalam kimia, [[pH]] mengukur [[Asam|keasaman]] dari [[larutan berair]] melalui logaritma. Logaritma umumnya dipakai dalam [[rumus]] ilmiah, dalam pengukuran [[Teori kompleksitas komputasi|kompleksitas algoritma]] dan objek geometris yang disebut sebagai [[fraktal]]. Logaritma juga membantu untuk menjelaskan [[frekuensi]] rasio [[Interval (musik)|interval musik]],
Konsep logaritma sebagai invers dari eksponensiasi juga memperluas ke struktur matematika lain. Namun pada umumnya, logaritma cenderung merupakan fungsi bernilai banyak. Sebagai contoh, [[logaritma kompleks]] merupakan [[Fungsi invers|invers]] dari fungsi eksponensial pada [[bilangan kompleks]]. Mirip dengan contoh sebelumnya, [[logaritma diskret]] dalam grup hingga, merupakan invers fungsi eksponensial bernilai banyak yang memiliki kegunaan dalam [[kriptografi kunci publik]].
== Alasan ==
[[Berkas:
Operasi aritmetika yang paling dasar adalah [[penambahan]], [[perkalian]], dan [[Eksponensiasi|eksponen]]. Kebalikan dari penambahan adalah [[pengurangan]], dan kebalikan dari perkalian adalah [[pembagian]]. Mirip dengan contoh sebelumnya, logaritma merupakan kebalikan (atau invers) dari operasi [[eksponensiasi]]. Eksponensiasi adalah bilangan ''bilangan pokok'' {{mvar|b}} yang ketika dipangkatkan dengan {{mvar|y}} memberikan nilai {{mvar|x}}. Ini dirumuskan sebagai
: <math>b^y=x.</math>
Baris 22:
Sebagai contoh, {{math|2}} pangkat {{math|3}} memberikan nilai {{math|8}}. Secara matematis, <math>2^3 = 8</math>.
Logaritma dengan bilangan pokok {{mvar|b}}
Salah satu alasan bersejarah utamanya dalam memperkenalkan logaritma adalah rumus
Baris 28:
: <math>^b\!\log(xy)= \,^b\!\log x + \,^b\!\log y,</math>
yang dapat mempermudah perhitungan nilai perkalian dan pembagian dengan penjumlahan, pengurangan, dan melihat [[tabel logaritma]]. Perhitungan ini
== Definisi ==
Diberikan [[bilangan real]] positif {{mvar|1=''b''}} sehingga {{math|1=''b'' ≠ 1}}, maka ''logaritma'' dari bilangan real positif {{mvar|x}} terhadap bilangan pokok {{mvar|b}}{{refn|Perbatasan {{mvar|x}} dan {{mvar|b}} dijelaskan pada bagian [[#Sifat analitik|"Sifat analitik"]].|group=nb}}
Sebagai contoh, {{math|1=<sup>2</sup>log 16 = 4}}, karena {{math|1=2<sup>4</sup> = 2 × 2 × 2 × 2 = 16}}. Logaritma juga dapat bernilai negatif, contohnya {{math|1=<sup>2</sup>log {{sfrac|1=1|2=2}} = –1}}, karena {{math|1=2
== Identitas logaritma ==
Baris 40:
=== Hasil kali, hasil bagi, pangkat, dan akar ===
Logaritma dari hasil kali merupakan jumlah logaritma dari bilangan yang dikalikan, dan logaritma dari hasil bagi dari dua bilangan merupakan selisih logaritma. Logaritma dari bilangan pangkat ke-{{Mvar|p}} sama dengan ''{{Mvar|p}}'' dikali logaritma
{| class="wikitable" style="margin: 0 auto;"
!
Baris 81:
Hal ini memperlihatkan faktor konversi dari nilai {{math|1=<sup>''k''</sup>log}} ke nilai {{math|1=<sup>''b''</sup>log}} yang serupa agar memperoleh bentuk {{math|1={{sfrac|1=1|2=<sup>''k''</sup>log ''b''}}}}
{{Collapse bottom}}
: <math> ^b\!\log x = \frac{^{10}\!\log x}{^{10}\!\log b} = \frac{^{e}\!\log x}{^{e}\!\log b}.</math>
Diberikan suatu bilangan {{mvar|x}} dan logaritma {{math|1=''y'' = <sup>''b''</sup>log ''x''}}, dengan {{mvar|b}} adalah bilangan pokok yang tidak diketahui. Bilangan pokok
: <math> b = x^\frac{1}{y},</math>
Rumus
== Bilangan pokok khusus ==
[[Berkas:Log4.svg|jmpl|Grafik logaritma dengan bilangan pokok 0,5; 2; dan {{mvar|e}}]]
Secara khusus, terdapat tiga bilangan pokok yang umum di antara semua pilihan bilangan pokok pada logaritma. Ketiga bilangan pokok tersebut adalah {{math|1=''b'' = 10}}, {{math|1=''b'' = [[e (konstanta matematika)|''e'']]}} (konstanta [[bilangan irasional]] yang kira-kira sama dengan 2,71828), dan {{math|1=''b'' = 2}} ([[logaritma biner]]). Dalam [[analisis matematika]], logaritma dengan bilangan pokok {{mvar|e}} tersebar karena sifat analitik yang dijelaskan di bawah. Di sisi lain, logaritma dengan {{nowrap|bilangan pokok 10}} mudah dipakai dalam perhitungan [[Transmisi manual|manual]] dalam sistem bilangan [[desimal]]:<ref>{{Citation|last1=Downing|first1=Douglas|title=Algebra the Easy Way|series=Barron's Educational Series|location=Hauppauge, NY|publisher=Barron's|isbn=978-0-7641-1972-9|date=2003|url=https://archive.org/details/algebraeasyway00down_0}}, chapter 17, hlm. 275</ref>
: <math>^{10}\!\log(10 x) = \, ^{10}\!\log 10 + \, ^{10}\!\log x = 1 + \, ^{10}\!\log x.\ </math>
Jadi, {{math|<sup>10</sup>log ''x''}} berkaitan dengan jumlah [[Digit|digit desimal]] dari bilangan bulat positif {{mvar|x}}: jumlah digitnya merupakan [[bilangan bulat]] terkecil yang lebih besar dari {{math|<sup>10</sup>log ''x''}}.<ref>{{Citation|last1=Wegener|first1=Ingo|title=Complexity theory: exploring the limits of efficient algorithms|publisher=[[Springer-Verlag]]|location=Berlin, New York|isbn=978-3-540-21045-0|date=2005}}, hlm. 20</ref> Sebagai contoh, {{math|<sup>10</sup>log 1430}} kira-kira sama dengan 3,15. Bilangan berikutnya merupakan jumlah digit dari 1430, yaitu 4. Dalam [[teori informasi]], logaritma alami dipakai dalam [[Nat (unit)|nat]] dan logaritma dengan bilangan pokok 2 dipakai dalam [[bit]] sebagai satuan dasar informasi.<ref>{{citation|title=Information Theory|first=Jan C. A.|last=Van der Lubbe|publisher=Cambridge University Press|date=1997|isbn=978-0-521-46760-5|page=3|url={{google books |plainurl=y |id=tBuI_6MQTcwC|page=3}}}}</ref> Logaritma biner juga dipakai dalam [[ilmu komputer]], dengan [[sistem biner]] ditemukan dimana-mana. Dalam [[teori musik]], rasio tinggi nada kedua (yaitu [[oktaf]]) ditemukan dimana-mana dan jumlah [[Sen (musik)|sen]] antara setiap dua tinggi nada dirumuskan sebagai konstanta 1200 dikali logaritma dari rasio (yaitu, 100 sen per [[setengah nada]] dengan [[temperamen sama]]). Dalam [[fotografi]], logaritma dengan bilangan pokok dua dipakai untuk mengukur [[nilai
Tabel berikut memuat notasi-notasi umum mengenai bilangan pokok beserta bidang yang dipakai. Selain {{math|<sup>''b''</sup>log ''x''}}, adapula notasi logaritma lain yang ditulis sebagai {{math|log<sub>''b''</sub> ''x''}}, dan juga seperti {{math|log ''x''}}. Pada kolom "Notasi ISO" memuat penamaan yang disarankan [[Organisasi Standardisasi Internasional]], yakni [[ISO 80000-2]].<ref>Quantities and
{| class="wikitable" style="text-align:center; margin:1em auto 1em auto;"
! scope="col" |Bilangan pokok
Baris 156:
== Sejarah ==
{{Main|Sejarah logaritma}}
'''Sejarah logaritma''' yang dimulai dari Eropa pada abad ketujuh belas merupakan penemuan [[Fungsi (matematika)|fungsi]]
[[Logaritma
Penemuan [[Fungsi (matematika)|fungsi]] yang dikenal saat ini sebagai [[logaritma alami]],
: <math>\int \frac{dy}{y}.</math>
Baris 169:
== Tabel logaritma, mistar hitung, dan penerapan bersejarah ==
[[Berkas:
Dengan menyederhanakan perhitungan yang rumit sebelum adanya mesin hitung komputer, logaritma berkontribusi pada kemajuan pengetahuan, khususnya [[astronomi]]. Logaritma sangat penting terhadap kemajuan dalam [[Ilmu ukur wilayah|survei]], [[navigasi benda langit]], dan cabang lainnya. [[Pierre-Simon Laplace]] menyebut logaritma sebagai
:: "...kecerdasan yang mengagumkan, [sebuah alat] yang mengurangi pekerjaan berbulan-bulan menjadi beberapa hari, menggandakan kehidupan astronom, dan menghindarinya dari kesalahan dan rasa jijik yang tak terpisahkan dari perhitungan yang panjang."<ref>{{Citation|last1=Bryant|first1=Walter W.|title=A History of Astronomy|url=https://archive.org/stream/ahistoryastrono01bryagoog#page/n72/mode/2up|publisher=Methuen & Co|location=London|year=1907}}, hlm. 44<br>Teks asli:{{quote|1="...[a]n admirable artifice which, by reducing to a few days the labour of many months, doubles the life of the astronomer, and spares him the errors and disgust inseparable from long calculations."}}</ref>
{{anchor|Antilogaritma}}Karena fungsi {{math|''f''(''x'') {{=}} {{mvar|b}}<sup>''x''</sup>}}
=== Tabel logaritma ===
Sebuah alat penting yang memungkinkan penggunaan logaritma adalah [[tabel logaritma]].<ref>{{Citation|last1=Campbell-Kelly|first1=Martin|title=The history of mathematical tables: from Sumer to spreadsheets|title-link=The History of Mathematical Tables|publisher=[[Oxford University Press]]|series=Oxford scholarship online|isbn=978-0-19-850841-0|year=2003}}, bagian 2</ref> Tabel logaritma pertama kali disusun oleh [[Henry Briggs (
: <math>^{10}\!\log 3542 = \,^{10}\!\log (1000 \cdot 3,542) = 3 + \,^{10}\!\log 3,542 \approx 3 + \,^{10}\!\log 3,54</math>
Baris 188:
=== Perhitungan ===
Hasil kali atau hasil bagi dari dua bilangan positif {{Mvar|c}} dan ''{{Mvar|d}}'' biasanya dihitung sebagai penambahan dan pengurangan logaritma. Hasil kali {{Math|''cd''}} berasal dari antilogaritma dari penambahan dan hasil bagi {{Math|{{sfrac|1=''c''|2=''d''}}}} berasal dari antilogaritma dari pengurangan, melalui tabel
: <math> cd = 10^{\, ^{10}\!\log c} \, 10^{\,^{10}\!\log d} = 10^{\,^{10}\!\log c \, + \, ^{10}\!\log d}</math>
Baris 196:
: <math>\frac c d = c d^{-1} = 10^{\, ^{10}\!\log c \, - \, ^{10}\!\log d}.</math>
Untuk perhitungan manual yang meminta ketelitian yang cukup besar, melakukan pencarian kedua logaritma, menghitung jumlah atau selisihnya, dan mencari antilogaritma jauh lebih cepat daripada
Perhitungan pangkat direduksi menjadi perkalian, dan sedangkan perhitungan [[Akar ke-n|akar]] direduksi menjadi pembagian. Pernyataan ini dapat dilihat sebagai
: <math>c^d = \left(10^{\,
dan
: <math>\sqrt[d]{c} = c^\frac{1}{d} = 10^{\frac{1}{d} \
Perhitungan trigonometri dilengkapi dengan tabel-tabel yang memuat logaritma umum dari [[fungsi trigonometri]].
Baris 210:
=== Mistar hitung ===
Penerapan penting lainnya adalah [[mistar hitung]], sepasang skala yang dibagi secara logaritmik yang digunakan dalam perhitungan. Adapun skala logaritmik yang tidak memiliki sorong, [[mistar Gunter]], ditemukan tak lama setelah penemuan Napier dan disempurnakan oleh [[William Oughtred]] untuk menciptakan sepasang skala logaritmik yang dapat dipindahkan terhadap satu sama lain, yaitu mistar hitung. Angka yang ditempatkan pada skala hitung pada jarak sebanding dengan selisih antara logaritmanya. Menggeser skala atas dengan tepat berarti menambahkan logaritma secara mekanis, seperti yang diilustrasikan berikut ini:
[[Berkas:
== Sifat analitik ==
Baris 217:
=== Keberadaan ===
Misalkan {{mvar|b}} adalah bilangan real positif yang tidak sama dengan 1 dan misalkan {{math|1=''f''(''x'') = {{mvar|b}}<sup> ''x''</sup>}}. Pernyataan yang diikuti dari [[teorema nilai antara]] ini,<ref name="LangIII.3">{{Citation|last1=Lang|first1=Serge|title=Undergraduate analysis|year=1997|series=[[Undergraduate Texts in Mathematics]]|edition=2nd|location=Berlin, New York|publisher=[[Springer-Verlag]]|doi=10.1007/978-1-4757-2698-5|isbn=978-0-387-94841-6|mr=1476913|author1-link=Serge Lang}}, bagian III.3</ref> merupakan hasil standar dalam analisis real yang mengatakan bahwa setiap fungsi monoton sempurna dan kontinu merupakan fungsi bijektif antara ranah ({{Lang-en|domain}}) dan kisarannya ({{Lang-en|range}}). Pernyataan saat ini mengatakan bahwa {{mvar|f}} yang [[Fungsi monoton|menaik sempurna]] (untuk {{math|''b'' > 1}}), atau menurun sempurna (untuk {{math|0 < {{mvar|b}} < 1}})<ref name="LangIV.2">{{Harvard citations|last1=Lang|year=1997|nb=yes|loc=bagian IV.2}}</ref> merupakan [[fungsi kontinu]], memiliki ranah <math>\R</math> dan memiliki kisaran <math>\R_{> 0}</math>. Oleh karena itu, {{Mvar|f}}
Misalkan <math>^b\!\log\colon\R_{>0}\to\R</math> yang menyatakan
=== Karakterisasi melalui rumus hasil kali ===
Baris 231:
=== Grafik fungsi logaritma ===
[[Berkas:
Seperti yang dibahas sebelumnya, fungsi {{math|<sup>''b''</sup>log}} invers terhadap fungsi eksponensial <math>x\mapsto b^x</math>. Karena itu, [[Grafik fungsi|grafiknya]] berkorespondensi dengan satu sama lain saat menukar koordinat-{{mvar|x}} dan koordinat-{{mvar|y}} (atau saat melakukan pencerminan di garis diagonal {{Math|1=''x'' = ''y''}}), seperti yang diperlihatkan sebagai berikut: sebuah titik {{math|1=(''t'', ''u'' = {{mvar|b}}<sup>''t''</sup>)}} pada grafik dari {{Mvar|f}} menghasilkan sebuah titik {{math|1=(''u'', ''t'' = <sup>''b''</sup>log ''u'')}} pada grafik logaritma dan sebaliknya. Akibatnya, {{math|<sup>''b''</sup>log (''x'')}} [[Limit barisan|divergen menuju takhingga]] (dalam artian semakin besar dari setiap bilangan yang diberikan) jika {{mvar|x}} naik menuju takhingga, asalkan {{mvar|b}} lebih besar dari satu. Pada kasus tersebut, {{math|<sup>''b''</sup>log(''x'')}} merupakan [[fungsi menaik]]. Sedangkan untuk kasus {{math|''b'' < 1}}, {{math|<sup>''b''</sup>log (''x'')}} cenderung menuju ke negatif takhingga. Ketika {{mvar|x}} mendekati nol, {{math|<sup>''b''</sup>log ''x''}} menuju ke negatif takhingga untuk {{math|''b'' > 1}} dan menuju ke plus takhingga untuk {{math|''b'' < 1}}.
=== Turunan dan antiturunan ===
[[Berkas:
Sifat analitik tentang fungsi adalah melalui fungsi inversnya.<ref name="LangIII.3" /> Jadi, ketika {{math|1=''f''(''x'') = {{mvar|b}}<sup>''x''</sup>}} adalah fungsi kontinu dan [[Fungsi terdiferensialkan|terdiferensialkan]], maka {{math|<sup>''b''</sup>log ''y''}} fungsi kontinu dan terdiferensialkan juga. Penjelasan kasarnya, sebuah fungsi kontinu adalah terdiferensialkan jika grafiknya tidak mempunyai "ujung" yang tajam. Lebih lanjut, ketika [[turunan]] dari {{math|''f''(''x'')}} menghitung nilai {{math|ln(''b'') ''b''<sup>''x''</sup>}} melalui sifat-sifat [[fungsi eksponensial]], [[aturan rantai]] menyiratkan bahwa turunan dari {{math|<sup>''b''</sup>log ''x''}} dirumuskan sebagai <ref name="LangIV.2" /><ref>{{citation|work=Wolfram Alpha|title=Calculation of ''d/dx(Log(b,x))''|publisher=[[Wolfram Research]]|access-date=15 Maret 2011|url=http://www.wolframalpha.com/input/?i=d/dx(Log(b,x))}}</ref>
Baris 242:
Artinya, [[kemiringan]] dari [[garis singgung]] yang menyinggung grafik logaritma dengan bilangan pokok {{math|''b''}} di titik {{math|(''x'', <sup>''b''</sup>log (''x''))}} sama dengan {{math|{{sfrac|1=1|2=''x'' ln(''b'')}}}}.
Turunan dari {{Math|ln(''x'')}} adalah {{Math|{{sfrac|1=1|2=''x''}}}}, yang berarti ini menyiratkan bahwa {{Math|ln(''x'')}}
Turunan dengan argumen fungsional rampat {{math|''f''(''x'')}} dirumuskan sebagai
Baris 252:
: <math>\int \ln(x) \,dx = x \ln(x) - x + C.</math>
=== Representasi integral mengenai fungsi logaritma ===
[[Berkas:
[[Logaritma alami]] dari {{Mvar|t}} dapat didefinisikan sebagai [[integral tentu]]:
: <math>\ln t = \int_1^t \frac{1}{x} \, dx.</math>
Definisi ini menguntungkan karena tidak bergantung pada fungsi eksponensial atau fungsi trigonometri apapun
: <math> \ln(tu) = \int_1^{tu} \frac{1}{x} \, dx \ \stackrel {(1)} = \int_1^{t} \frac{1}{x} \, dx + \int_t^{tu} \frac{1}{x} \, dx \ \stackrel {(2)} = \ln(t) + \int_1^u \frac{1}{w} \, dw = \ln(t) + \ln(u).</math>
Persamaan (1) membagi integral menjadi dua bagian, sementara (2) mengubah variabel {{Math|''w''}} menjadi {{Math|{{sfrac|1=''x''|2=''t''}}}}. Pada ilustrasi dibawah, pembagian integral tersebut dapat disamakan dengan pembagian luasnya menjadi bagian berwarna kuning dan biru. Dengan mengukur luas berwarna biru kembali secara vertikal melalui faktor {{Mvar|t}} dan menyusutnya melalui faktor yang sama secara horizontal tidak mengubah ukuran luasnya. Dengan memindahkan daerah biru ke daerah kuning, luasnya menyesuaikan grafik fungsi {{math|1=''f''(''x'') = {{sfrac|1=1|2=''x''}}}} lagi. Oleh karena itu, luas biru di sebelah kiri, yang merupakan integral dari fungsi {{math|''f''(''x'')}} dengan interval dari {{Mvar|t}} hingga {{Mvar|tu}} sama dengan integral dari fungsi yang sama dengan interval 1 hingga {{Mvar|u}}. Hal ini membenarkan persamaan (2) melalui bukti geometri lainnya.
[[Berkas:
Rumus pangkat {{math|1=ln(''t''<sup>''r''</sup>) = ''r'' ln(''t'')}} dapat
: <math>
Baris 285:
=== Transendensi logaritma ===
== Perhitungan ==
[[Berkas:
Logaritma merupakan alat hitung yang mudah pada beberapa kasus, seperti {{math|1=<sup>10</sup>log 1000 = 3}}. Logaritma pada umumnya dapat dihitung melalui [[deret kuasa]] atau [[rata-rata aritmetika–geometrik]], atau didapatkan kembali dari tabel logaritma (sebelum adanya perhitungan logaritma) yang menyediakan ketepatan nilai konstan.<ref>{{Citation|last1=Muller|first1=Jean-Michel|title=Elementary functions|publisher=Birkhäuser Boston|location=Boston, MA|edition=2nd|isbn=978-0-8176-4372-0|year=2006}}, bagian 4.2.2 (hlm. 72) dan 5.5.2 (hlm. 95)</ref><ref>{{Citation|last1=Hart|last2=Cheney|last3=Lawson|year=1968|publisher=John Wiley|location=New York|title=Computer Approximations|series=SIAM Series in Applied Mathematics|display-authors=etal}}, bagian 6.3, hlm. 105–11</ref> [[Metode Newton]], sebuah metode berulang yang menyelesaikan persamaan melalui hampiran, juga dapat dipakai untuk menghitung logaritma, karena fungsi inversnya (yaitu fungsi eksponensial), dapat dihitung dengan cepat.<ref>{{Citation|last1=Zhang|first1=M.|last2=Delgado-Frias|first2=J.G.|last3=Vassiliadis|first3=S.|title=Table driven Newton scheme for high precision logarithm generation|doi=10.1049/ip-cdt:19941268|journal=IEE Proceedings - Computers and Digital Techniques|issn=1350-2387|volume=141|year=1994|issue=5|pages=281–92}}, bagian 1 for an overview</ref> Dengan melihat tabel logaritma, metode yang mirip dengan [[CORDIC]] dapat dipakai untuk menghitung logaritma hanya dengan menggunakan operasi penambahan dan [[Geseran aritmetika|geseran bit]].<ref>{{Citation|url=https://semanticscholar.org/paper/b3741168ba25f23b694cf8f9c80fb4f2aabce513|first=J.E.|last=Meggitt|title=Pseudo Division and Pseudo Multiplication Processes|journal=IBM Journal of Research and Development|date=April 1962|doi=10.1147/rd.62.0210|volume=6|issue=2|pages=210–26|s2cid=19387286}}</ref><ref>{{Citation|last=Kahan|first=W.|author-link=William Kahan|title=Pseudo-Division Algorithms for Floating-Point Logarithms and Exponentials|date=20 May 2001}}</ref> Terlebih lagi, [[Logaritma biner#Algoritma|algoritma dari logaritma biner]] menghitung {{math|lb(''x'')}} [[Rekursi|secara berulang]] berdasarkan penguadratan {{mvar|x}} yang berulang dan
: <math>^2\!\log\left(x^2\right) = 2 \cdot \, ^2\!\log |x|.</math>
Baris 296:
==== Deret Taylor ====
[[Berkas:
Untuk setiap bilangan {{mvar|z}} yang memenuhi sifat {{math|0 < ''z'' ≤ 2}}, maka berlaku rumus:{{refn|Deret yang sama berlaku untuk nilai utama dari logaritma kompleks untuk bilangan kompleks {{mvar|z}} yang memenuhi {{math|{{!}}''z'' − 1{{!}} < 1}}.|group=nb}}<ref name="AbramowitzStegunp.68">{{Harvard citations|editor1-last=Abramowitz|editor2-last=Stegun|year=1972|nb=yes|loc=hlm. 68}}</ref>
Baris 316:
</math>
Sebagai contoh, pendekatan ketiga saat {{math|''z'' {{=}} 1,5}} memberikan nilai 0,4167. Nilai tersebut kira-kira 0,011 lebih besar dari {{math|ln(1,5) {{=}} 0,405465}}. [[Deret (matematika)|Deret]] ini yang mengaproksimasi {{math|ln(''z'')}} dengan ketepatan nilai sembarang, menyediakan jumlah dari nilai yang dijumlahkan cukup besar. Dalam kalkulus elementer, {{math|ln(''z'')}}
: <math>
Baris 325:
==== Deret lebih efisien ====
Deret lainnya berasal dari
: <math>
\ln (z) = 2\cdot\operatorname{artanh}\,\frac{z-1}{z+1} = 2 \left (
</math>
Baris 343:
: <math>\ln (z)=y+\ln (A).</math>
Hampiran awalan {{mvar|y}} yang lebih baik adalah dengan membuat nilai {{mvar|A}} mendekati ke 1, sehingga nilai logaritma dapat dihitung lebih efisien. Nilai {{mvar|A}} dapat dihitung melalui [[Fungsi eksponensial|deret eksponensial]] sehingga nilainya konvergen dengan cepat, asalkan
: <math>\ln (n+1) = \ln(n) + 2\sum_{k=0}^\infty\frac{1}{2k+1}\left(\frac{1}{2 n+1}\right)^{2k+1}.</math>
Baris 363:
=== Algoritma Feynman ===
[[Richard Feynman]], yang mengerjakan [[proyek Manhattan]] di [[Los Alamos National Laboratory]], mengembangkan sebuah algoritma pengolahan bit untuk menghitung nilai logaritma. Algoritma tersebut menyerupai pembagian panjang, dan kemudian dipakai dalam sebuah anggota dari rangkaian subkomputer, [[Connection Machine]]. Bahkan bahwa setiap bilangan real {{Math|1 < ''x'' < 2}} yang dapat direpresentasikan sebagai hasil kali dari faktor yang berbeda dari bentuk {{Math|1 + 2<sup>−''k''</sup>}}, dipakai dalam algoritma ini. Algoritma ini dibangun secara berurutan bahwa hasil kali {{Mvar|P}}, yang dimulai dengan {{math|''P'' {{=}} 1}} dan {{math|''k'' {{=}} 1}}, mengatakan bahwa jika {{math|''P'' · (1 + 2<sup>−''k''</sup>) < ''x''}}, maka {{Mvar|P}} berubah menjadi {{math|''P'' · (1 + 2<sup>−''k''</sup>)}}, sehingga membuat nilai <math>k</math> menaik. Algoritma tersebut berhenti ketika {{Mvar|k}} cukup besar memberikan nilai akurat yang diinginkan. Karena {{Math|log(''x'')}}
== Penerapan ==
Baris 370:
=== Penerapannya dalam skala logaritmik ===
{{Main|Skala logaritmik}}
[[Berkas:
Satuan kuantitas dalam ilmiah seringkali dinyatakan sebagai logaritma dari kuantitas lain, dengan menggunakan ''skala logaritmik''. Sebagai contoh, [[desibel]] merupakan [[Satuan|satuan pengukuran]] yang dikaitkan dengan perhitungan dari [[Tingkatan (kuantitas logaritma)|kuantitas]] [[skala logaritmik]]. Penguat desibel memberikan 10 kalinya logaritma biasa dari [[
Kekuatan gempa bumi diukur dengan mengambil logaritma umum dari energi yang dipancarkan saat terjadinya gempa dalam satuan [[skala magnitudo momen]] atau [[skala Richter|skala magnitudo Ritcher]]. Sebagai contoh, gempa berkekuatan 5,0 melepaskan 32 kali {{math|(10<sup>1,5</sup>)}} dan gempa berkekuatan 6,0 melepaskan 1000 kali{{math|(10<sup>3</sup>)}} energi berkekuatan 4,0.<ref>{{Citation|last1=Crauder|first1=Bruce|last2=Evans|first2=Benny|last3=Noell|first3=Alan|title=Functions and Change: A Modeling Approach to College Algebra|publisher=Cengage Learning|location=Boston|edition=4th|isbn=978-0-547-15669-9|year=2008}}, bagian 4.4.</ref> Skala logaritmik juga dipakai dalam [[Magnitudo semu|magnitudo kentara]] untuk mengukur kecerahan bintang.<ref>{{Citation|last1=Bradt|first1=Hale|title=Astronomy methods: a physical approach to astronomical observations|publisher=[[Cambridge University Press]]|series=Cambridge Planetary Science|isbn=978-0-521-53551-9|year=2004}}, bagian 8.3, hlm. 231</ref> Dalam [[kimia]], negatif dari logaritma desimal, yang disebut sebagai '''{{vanchor|kologaritma}}''' desimal, ditunjukkan dengan huruf "p".<ref name="Jens">{{cite journal|author=Nørby, Jens|year=2000|title=The origin and the meaning of the little p in pH|journal=Trends in Biochemical Sciences|volume=25|issue=1|pages=36–37|doi=10.1016/S0968-0004(99)01517-0|pmid=10637613}}</ref> Sebagai contoh, [[pH]] merupakan kologaritma desimal dari [[Aktivitas termodinamika|keaktifan]] dari [[ion]] berbentuk [[hidrogen]] {{chem|H|+|}} yang terbentuk dari air, [[hidronium]].<ref>{{Citation|author=IUPAC|title=Compendium of Chemical Terminology ("Gold Book")|edition=2nd|editor=A. D. McNaught, A. Wilkinson|publisher=Blackwell Scientific Publications|location=Oxford|year=1997|url=http://goldbook.iupac.org/P04524.html|isbn=978-0-9678550-9-7|doi=10.1351/goldbook|author-link=IUPAC|doi-access=free}}</ref> Keaktifan dari ion hidronium dalam air yang netral bernilai 10<sup>−7</sup> [[Molaritas|mol·L<sup>−1</sup>]], sehingga nilai pH adalah 7. Contoh lainnya, nilai pH dari asam cuka biasanya sekitar 3. Perbedaan nilai sebesar 4 sesuai dengan rasio 10<sup>4</sup> berdasarkan aktivitasnya, yaitu nilai dari aktivitas ion hidronium cuka sekitar 10<sup>−3</sup> mol·L<sup>−1</sup>.
Baris 384:
=== Penerapannya dalam teori peluang dan statistika ===
{{multiple image
| total_width =
| image1 = PDF-log_normal_distributions.svg
| alt1 = Tiga kurva fungsi kepadatan probabilitas yang asimetrik
| caption1 = Tiga [[fungsi kepekatan probabilitas|fungsi kepadatan probabilitas]] (PDF) dari variabel acak dengan sebaran log-normal. Parameter lokasi {{math|μ}} yang bernilai nol untuk semua tiga fungsi tersebut, merupakan purata logaritma dari variabel acak, bukan purata dari variabel tersendiri.
| image2 = Benfords_law_illustrated_by_world's_countries_population.png
| alt2 = A bar chart and a superimposed second chart. The two differ slightly, but both decrease in a similar fashion
| caption2 = Sebaran digit pertama (dalam bentuk persentase, dengan batang berwarna merah) dalam [[Daftar negara menurut jumlah penduduk|jumlah populasi dari 237 negara]] di dunia. Titik berwarna hitam menunjukkan sebaran yang diprediksi menurut hukum Benford.
| direction = horizontal
}}
Dalam [[teori probabilitas]], [[hukum bilangan besar]] mengatakan bahwa, untuk sebuah [[mata uang seimbang]], ketika jumlah pelemparan koin naik menuju takhingga, maka kesebandingan dari gambar kepala (atau ekor) yang diamati [[Distribusi binomial|mendekati satu setengah]]. Fluktuasi dari nilai kesebandingan yang bernilai satu setengah dijelaskan melalui hukum yang menggunakan logaritma, yaitu [[hukum logaritma teriterasi]].<ref>{{Citation|last1=Breiman|first1=Leo|title=Probability|publisher=[[Society for Industrial and Applied Mathematics]]|location=Philadelphia|series=Classics in applied mathematics|isbn=978-0-89871-296-4|year=1992}}, bagian 12.9</ref>
Baris 396 ⟶ 397:
Logaritma muncul pula dalam [[sebaran log-normal]]. Ketika logaritma dari [[variabel acak]] mempunyai [[Distribusi normal|sebaran normal]], maka variabel dikatakan mempunyai sebaran log-normal.<ref>{{Citation|last1=Aitchison|first1=J.|last2=Brown|first2=J.A.C.|title=The lognormal distribution|publisher=[[Cambridge University Press]]|isbn=978-0-521-04011-2|oclc=301100935|year=1969}}</ref> Sebaran log-normal ditemukan dalam banyak bidang, dengan suatu variabel dibentuk sebagai hasil kali dari banyaknya variabel acak indenpenden bernilai positif. Contohnya seperti dalam mempelajari turbulensi.<ref>{{Citation|title=An introduction to turbulent flow|author=Jean Mathieu and Julian Scott|publisher=Cambridge University Press|year=2000|isbn=978-0-521-77538-0|page=50|url={{google books |plainurl=y |id=nVA53NEAx64C|page=50}}}}</ref>
Logaritma dipakai untuk menghitung [[pendugaan kemungkinan maksimum|estimasi kemungkinan maksimum]] dari [[model statistika]] parametrik. [[Fungsi kemungkinan]] pada model tersebut bergantung setidaknya satu [[model parametrik|parameter]] yang harus diestimasi. Nilai maksimum dari fungsi kemungkinan muncul di nilai parameter yang sama sebagai nilai maksimum logaritma kemungkinan (atau disebut ''log likelihood''), karena logaritma merupakan fungsi menaik. ''Log-likelihood''
[[Hukum Benford]] menjelaskan kemungkinan digit dalam [[
=== Penerapannya dalam kompleksitas perhitungan ===
Cabang dalam [[ilmu komputer]] yang mempelajari [[kompleksitas waktu|performa]] dari suatu [[algoritma]] dalam menyelesaikan persoalan atau masalah tertentu disebut [[analisis algoritma]].<ref name="Wegener">{{Citation|last1=Wegener|first1=Ingo|title=Complexity theory: exploring the limits of efficient algorithms|publisher=[[Springer-Verlag]]|location=Berlin, New York|isbn=978-3-540-21045-0|year=2005}}, hlm. 1–2</ref> Logaritma sangat penting dalam menjelaskan algoritma tersebut dengan [[Divide and Conquer|membagi suatu masalah]] menjadi lebih kecil, serta menghubungkan penyelesaian dari submasalah.<ref>{{Citation|last1=Harel|first1=David|last2=Feldman|first2=Yishai A.|title=Algorithmics: the spirit of computing|location=New York|publisher=[[Addison-Wesley]]|isbn=978-0-321-11784-7|year=2004}}, hlm. 143</ref>
Sebagai contoh, cara [[algoritma pencarian biner]] ({{lang-en|1=binary searching algorithm}}) dalam mencari bilangan dalam daftar yang tersortir adalah dengan memeriksa entri tengah dan meneruskannya di sebagian sebelum atau sesudah entri tengah jika tidak ditemukan bilangannya. Umumnya, algoritma ini memerlukan perbandingan {{math|<sup>2</sup>log (''N'')}}, dengan {{mvar|N}}
Suatu fungsi {{math|''f''(''x'')}} dikatakan [[pertumbuhan logaritmik|bertumbuh secara logaritmik]] jika {{math|''f''(''x'')}} (setidaknya atau kira-kira) sebanding dengan logaritma dari {{mvar|x}}, namun istilah ini dipakai sebagai fungsi eksponensial dalam menjelaskan pertumbuhan organisme secara biologis.<ref>{{Citation|last1=Mohr|first1=Hans|last2=Schopfer|first2=Peter|title=Plant physiology|publisher=Springer-Verlag|location=Berlin, New York|isbn=978-3-540-58016-4|year=1995|url-access=registration|url=https://archive.org/details/plantphysiology0000mohr}}, bab 19, hlm. 298</ref> Sebagai contoh, setiap [[bilangan asli]] {{mvar|N}} dapat direpresentasikan dalam [[sistem bilangan biner|bentuk bilangan biner]] yang tidak lebih dari {{math|<sup>2</sup>log ''N'' + 1}} [[bit]]. Dengan kata lain, jumlah [[Memori (komputer)|memori]] diperlukan untuk menyimpan {{mvar|N}} pertumbuhan secara logaritmik dengan {{mvar|N}}.
=== Penerapannya dalam entropi dan ketidakteraturan ===
[[Berkas:
[[Entropi]] secara umum adalah ukuran dari ketidakteraturan dari suatu sistem. Dalam [[termodinamika statistik]], sebuah entropi, disimbolkan dengan {{Math|''S''}}, dari sebuah sistem, didefinisikan dengan:
Baris 419 ⟶ 420:
=== Penerapannya dalam bangunan fraktal ===
[[Berkas:
Logaritma muncul dalam definiisi [[Dimensi fraktal|dimensi]] [[fraktal]].<ref>{{Citation|last1=Helmberg|first1=Gilbert|title=Getting acquainted with fractals|publisher=Walter de Gruyter|series=De Gruyter Textbook|location=Berlin, New York|isbn=978-3-11-019092-2|year=2007}}</ref> Fraktal merupakan benda-benda geometri yang menyerupai dirinya, dalam artian bahwa benda geometri tersebut mereproduksi dirinya lebih kecil, penjelasan kasarnya, di seluruh strukturnya. Contohnya seperti [[segitiga Sierpiński]], dengan [[dimensi Hausdorff]]<nowiki/>nya adalah {{math|{{sfrac|1=ln(3)|2=ln(2)}} ≈ 1,58}}, dapat diliputi dengan tiga salinan dirinya, masing-masing sisinya dibagi menjadi setengah dari panjang awalnya. Adapula gagasan dimensi fraktal berdasarkan logaritma lainnya diperoleh dengan [[Dimensi menghitung kotak|menghitung jumlah kotak]] yang diperlukan untuk meliputi frakal dalam himpunan.
Baris 432 ⟶ 433:
| alt2 = Empat oktaf yang berbeda diperlihatkan pada skala logaritmik.
}}
Logaritma berkaitan dengan bunyi nada dan [[Interval (musik)|interval]] dalam musik. Dalam [[temperamen sama]], perbandingan frekuensi bergantung pada interval di antara dua nada saja, bukan pada frekuensi yang spesifik atau [[tinggi nada|tinggi]] dari nada tunggal. Sebagai contoh, nada [[A (not musik)|''A'']] mempunyai frekuensi 440 [[Hertz|Hz]] dan [[B♭ (not musik)|''B-flat'']] mempunyai frekuensi 466 Hz. Interval antara nada ''A'' dengan ''B-flat'' ini digolongkan sebagai [[semi-nada]], karena intervalnya berada di antara ''B-flat'' dan [[B (not musik)|''B'']] (yang mempunyai frekuensi 493 Hz). Maka, perbandingan frekuensinya adalah:
Baris 496 ⟶ 498:
: <math>e^a=z</math>
disebut ''logaritma kompleks'' dari {{mvar|z}}, ketika {{mvar|z}} (dianggap sebagai) bilangan kompleks. Bilangan kompleks biasanya dinyatakan sebagai {{math|''z {{=}} x + iy''}}, dengan {{mvar|x}} dan {{mvar|y}}
: <math>\textstyle r=\sqrt{x^2+y^2}.</math>
Baris 502 ⟶ 504:
Dengan menggunakan pandangan geometris pada fungsi [[Sinus (trigonometri)|sinus]] dan [[kosinus]] beserta periodisitasnya dalam {{Math|2{{pi}}}}, setiap bilangan kompleks {{mvar|z}} dapat dinyatakan sebagai
: <math>z = x + iy = r (\cos \varphi + i \sin \varphi
untuk setiap bilangan bulat {{mvar|k}}. Nyatanya, argumen dari {{mvar|z}} tidak dijelaskan secara unik, yakni: bilangan {{mvar|φ}} dan {{Math|1=''φ''' = ''φ'' + 2''k''{{pi}}}}
[[Rumus Euler]] mengaitkan [[fungsi trigonometri]] [[Sinus (trigonometri)|sinus]] dan [[kosinus]] dengan [[Rumus Euler|eksponensial kompleks]]:
Baris 522 ⟶ 524:
dengan {{math|ln(''r'')}} adalah fungsi logaritma real tunggal, {{math|''a''<sub>''k''</sub>}} menyatakan logaritma kompleks dari {{mvar|z}}, dan {{mvar|k}} bilangan bulat sembarang. Karena itu, logaritma kompleks dari {{mvar|z}}, yang semua bilangan kompleks {{math|''a''<sub>''k''</sub>}} untuk {{mvar|e}} pangkat {{math|''a''<sub>''k''</sub>}} sama dengan {{mvar|z}}, mempunyai tak berhingga banyaknya nilai
: <math>a_k = \ln (r) + i (
[[Berkas:
Dengan mengambil {{mvar|k}} sehingga {{Math|''φ'' + 2''k''{{pi}}}} ada di dalam selang yang ditentukan untuk argumen prinsip, maka {{math|''a''<sub>''k''</sub>}} disebut ''nilai prinsip'' dari logaritma, dinotasikan sebagai {{math|Log(''z'')}}. Argumen prinsip setiap bilangan real positif {{mvar|x}} bernilai 0, jadi {{math|Log(''x'')}} adalah sebuah bilangan real yang sama dengan logaritma (alami). Akan tetapi, rumus logaritma tentang darab dan perpangkatan bilangan di atas [[Eksponensiasi#Kegagalan identitas perpangkatan dan logaritma|tidak memberikan perumuman]] terkait nilai prinsip dari logaritma kompleks.<ref>{{Citation|last1=Wilde|first1=Ivan Francis|title=Lecture notes on complex analysis|publisher=Imperial College Press|location=London|isbn=978-1-86094-642-4|year=2006|url=https://books.google.com/books?id=vrWES2W6vG0C&q=complex+logarithm&pg=PA97}}, teorema 6.1.</ref>
Ilustrasi tersebut menggambarkan {{math|Log(''z'')}}, membatasi argumen {{mvar|z}} dengan interval {{open-closed|−π, π}}. Cara memadankan cabang dari logaritma kompleks mempunyai ketakkontinuan di sepanjang sumbu-{{mvar|x}} real negatif, seperti yang dapat dilihat pada lompatan hue di gambar. Saat melintasi batas, ketakkontinuan tersebut dimulai dari lompatan hingga batas lain yang ada di cabang yang sama, dalam artian bahwa tiada perubahan dengan nilai-{{mvar|k}} dari cabang tetangga kontinu yang berpadanan. Lokus tersebut dinamakan [[potongan cabang]]. Dengan menghapus perbatasan argumen, maka relasi "argumen dari {{mvar|z}}" dan "logaritma dari {{mvar|z}}" menjadi [[
=== Kebalikan dari fungsi eksponensial lainnya ===
Baris 543 ⟶ 545:
Berdasarkan sudut pandang [[teori grup]], identitas {{math|log(''cd'') {{=}} log(''c'') + log(''d'')}} menyatakan [[isomorfisme grup]] antara bilangan [[Bilangan riil|riil]] positif terhadap perkalian bilangan riil positif terhadap penambahan. Fungsi logaritmik hanya isomorfisme kontinu antara grup.<ref>{{Citation|last1=Bourbaki|first1=Nicolas|author1-link=Nicolas Bourbaki|title=General topology. Chapters 5–10|publisher=[[Springer-Verlag]]|location=Berlin, New York|series=Elements of Mathematics|isbn=978-3-540-64563-4|mr=1726872|year=1998}}, bagian V.4.1</ref> Berdasarkan pengertian isomorfisme tersebut, [[ukuran Haar]] ([[ukuran Lebesgue]]) {{math|''dx''}} pada riil berpadanan dengan ukuran Haar {{math|{{sfrac|1=''dx''|2=''x''}}}} pada bilangan real positif.<ref>{{Citation|last1=Ambartzumian|first1=R.V.|author-link=Rouben V. Ambartzumian|title=Factorization calculus and geometric probability|publisher=[[Cambridge University Press]]|isbn=978-0-521-34535-4|year=1990|url-access=registration|url=https://archive.org/details/factorizationcal0000amba}}, bagian 1.4</ref> Bilangan riil taknegatif tidak hanya terhadap operasi perkalian, namun juga terhadap operasi penambahan, dan bilangan riil taknegatif membentuk [[semigelanggang]], yang disebut sebagai [[Semigelanggang#Probabilitas semigelanggang|semigelanggang probabilitas]], bahkan membentuk [[semigelanggang]]. Maka logaritma yang mengambil perkalian dengan penambahan (perkalian logaritma), dan mengambil penambahan dengan penambahan logaritma, memberikan [[isomorfisme]] semigelanggang di antara semigelanggang probabilitas dan [[semigelanggang logaritma]].
Konsep ini juga terdapat di dalam [[analisis kompleks]] dan [[geometri aljabar]], yang [[Bentuk logaritmik|logaritmik satu bentuk ]]{{math|''df''/''f''}}
Selain itu, terdapat [[polilogaritma]], sebuah fungsi yang didefinisikan sebagai
Baris 566 ⟶ 568:
*{{sister-inline|project=v|links=[[v:Speak Math Now!/Week 9: Six rules of Exponents/Logarithms|A lesson on logarithms can be found on Wikiversity]]|short=yes}}
* {{MathWorld|Logarithm|Logarithm|mode=cs2}}
* [https://web.archive.org/web/20121218200616/http://www.khanacademy.org/math/algebra/logarithms-tutorial Khan Academy: Logarithms, free online micro lectures]
* {{springer|title=Logarithmic function|id=p/l060600}}
|