數 e 及自然對數(DSE M2)

e ≈ 2.71828 是當 n 趨向無窮大時 (1 + 1/n)ⁿ 的極限。自然對數 ln x 是以 e 為底的對數,所以 ln eˣ = x 及 eln x = x。e 在 M2 中十分重要,因為 eˣ 的導數是它本身,而 ln x 的導數是 1/x。

用 AI 逐步解e 的簡介題目
y = eˣ 與 y = ln x 沿直線 y = x 互為鏡像,因為兩者互為反函數。 自己試試 →

e 與 ln 的公式

定義e = limn→∞ (1 + 1/n)ⁿ
級數eˣ = 1 + x + x²/2! + x³/3! + …
互為反函數ln eˣ = x, eln x = x (x > 0)
任意底aˣ = ex ln a
換底公式loga x = ln x / ln a
對數定律ln(xy) = ln x + ln y, ln(x/y) = ln x − ln y, ln xⁿ = n ln x

e 的簡介例題詳解

例題 1:可化為 eˣ 的二次方程的指數方程

解 e²ˣ − 3eˣ + 2 = 0。

  1. 設 u = eˣ:u² − 3u + 2 = 0
  2. (u − 1)(u − 2) = 0
  3. eˣ = 1 或 eˣ = 2
  4. x = 0 or x = ln 2

答案: x = 0 or x = ln 2

例題 2:求其他底的對數函數的導數

若 y = log₂ x,求 dy/dx。

  1. 換底:y = ln x / ln 2
  2. 1/ln 2 是常數,所以 dy/dx = (1/ln 2) · (1/x)

答案: dy/dx = 1 / (x ln 2)

💡 應試陷阱與秘訣 (DSE 奪星陷阱)

⚠️ ln 只對正數有定義若代換後得出 eˣ = −3,須捨去:eˣ 恆為正數。同樣,須檢查每個解都使 ln 內的數值為正。
⚠️ ln(a + b) 不等於 ln a + ln b對數定律把乘積化為和,並不能把和拆開。ln(x + 2) 不可分拆。

✏️ 自我測試:互動練習

溫習方法:點擊以下任何題目,即時在坐標網格載入並核對計算步驟。

(eˣ 的二次方程)解 e^x − 6e^(−x) = 1。
(對數方程)解 ln(x + 2) + ln(x − 1) = ln 4。
(eˣ 與 ln x 的圖像)用圖像顯示 y = e^x 與 y = ln x 沿 y = x 互為反射。

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