EL NÚMERO e.
BREVE IDEA DE CÓMO SE INVENTARON LOS LOGARITMOS
En Matematicas existen algunos números que son muy famosos. Ya conocemos el número[pic] y el número
aureo ; vamos a hablar del
número e, que debe su nombre al matematico aleman
Leonard Euler.
El número e es un número irracional, y
se obtiene como
límite de la sucesión .
Lo anterior supone que, aumentando suficientemente el valor que sustituyamos
por n en la fórmula, mas decimales del número e obtendremos
= 1'01100 =2'704813
[pic]=1'0011000 =2'716023
[pic]=1'0000011000000 =2'718280
e = 2'718281828459045..
UN POCO DE HISTORIA
Desde hace mucho tiempo el hombre ha necesitado efectuar laboriosos y precisos
calculos para resolver problemas que afectaban a su vida cotidiana.
Durante el siglo XVI, la realización de
calculos complicados se presentaba en asuntos mercantiles y
trigonométricos, estos últimos de gran incidencia en la
navegación o la agrimensura.
Con la reducción del trabajo de varios meses de calculo a unos
pocos días, el invento de los logaritmos parece haber duplicado la vida
de los astrónomos(Laplace)
Antes de la invención de los computadores, el nivel de precisión
exigido en algunas cuestiones técnicas era bastante grande,
requiriéndose operar con números de 5 o mas
decimales. En las Tablas de logaritmos vulgares, de D. Vicente
Vazquez Queipo, 'obra declarada de texto por el consejo de
instrucción pública y premiada en la Exposición Universal
de Paris de 1887', se comenta, en el prólogo de su vigésima
octava edición (¡Madrid, 1940!), lo siguiente:
es supérfluo en la mayoría delos calculos
astronómicos el empleo de mas de cinco decimales, pues los
errores de observación son mayores en lo general que la quinta unidad
decimal y nunca llega la precisión a la sexta. ¿A
qué conducen, pues, la exactitud y prolijidad en los calculos, si
los datos a que se aplican no las consienten? A nada
absolutamente,a no ser en la analisis
trascendental y en las ciencias que de ella dependen indirectamente , en las
cuales se necesitan siete y a veces hasta diez decimales, como en la Geodesia.
Fuera de estos casos excepcionales sobra y basta con seis.
La cuestión es: ¿cómo actuaban los técnicos y
científicos cuando tenían la necesidad de realizar numerosos y
complejos calculos lo hacían
utilizando las tablas de logaritmos.
La invención de los logaritmos la dio a conocer el escocés Juan
Neper, barón de Merchiston, que los publicó por primera vez en
1614.
De manera paralela a Neper, también los
descubría el suizo Bürgi. Su idea se
basaba en la observación, ya realizada por Arquímedes, de ciertas
propiedades de las progresiones geométricas.
Idea primitiva de logaritmo
Consideremos, por ejemplo, la progresión geométrica de primer
término 2 y razón 2:
|N |1 |
|0 |1 |
|1 1'0001 |
|2 |1'00020001 |
|3 |1'000300030001 |
|4 |1'0004000600040001 |
|5 |1'00050010001000050001 |
|6|1'000600150020001500060001 |
Vemos que se avanza muy poco (nos interesa que vayan apareciendo los
números naturales y con 6 pasos aún estamos lejísimos de
2). Ademas los calculos son tan complicados que parece imposible
obtener una potencia elevada de 1'0001.
Se observa (puede haber alguna esperanza) que los
números en negrita son los del triangulo
de Tartaglia.
Pero, precisamente, si disponemos los números del triangulo en
columnas observamos que la segunda columna en negrita es la serie de los
números naturales , la tercera columna la de los números
combinatorios de la forma : a 2 le corresponde = 1 ,
a 3 = 3 , a 4 = 6, y a n le
corresponde = .
Pero los números de la cuarta columna se corresponden con los números combinatorios del tipo , en particular, al
número n le corresponde .
No es difícil comprobar que, generalizando, en la quinta columna n se
corresponde con [pic
Así, no resulta complicado establecer las primeras cifras de
1'0001 50 :
|Número de la columna de los naturales |50 |
|Número de la 3ª columna
|De la 4ª
|De la 5ª
|Etc. | |
Ahora, teniendo cuidado con la superposición de cifras:
1'0050
1225
19600
230300
[pic]
1'0050122696230300.. = 1'0001 50
En definitiva, aunque muy pesado, hemos comprobado que es factible construir la
tabla de logaritmos de base 1'0001. El inconveniente que sigue presentando es
que el avance es muy lento: elevando esta base a 50 sólo vamos por
1'005; para obtener 2 hemos de elevar la base a 6931:
1'0001 6931 = 1'99983634, luego a 6932: 2 6932 =
2'000036324 y, calculando la media geométrica(*), estimar que el
logaritmo de 2 es 6931'4
También se nos presenta el problema de que los logaritmos en esta base
resultan números muy grandes: hay que elevar 1'0001 a 16095 para estar
cerca de 5, peor sera con 41 o con 73.
La solución que encontró Bürgi fue considerar la base
1'0001 10000, cuya tabla es muy facil de construir a partir de la
anterior: se comprueba sin dificultad que si el logaritmo de 2 era 6931'81183,
en la nueva base es 0'69314 Sólo hay que
dividir por 10000, con lo que el tamaño de los nuevos logaritmos resulta
mas razonable.
Siendo exagerados, podríamos pensar que sería mejor base
todavía 1'0000001 10000000, puesto que 1'0000001 aún
esta mas cerca de la unidad, y podemos seguir. Si así
hacemos nos estaremos acercando al número e = .
|La base natural para construir una tabla de logaritmos es la base e |
CONSTRUCCIÓN DE LA TABLA DE LOGARITMOS DE BRIGGS
Otra opción diferente para la realización de una tabla de
logaritmos la tuvo Briggs, en colaboración con Neper, unos años
mas tarde (1624) al construir la de base 10.
Briggs comenzó calculando raíces sucesivas de 10 (según
decía, calculó sucesivamente 54raíces cuadradas de 10):
|P.A. |0 |
0/8 |
|A = 1 |a = 0'000 |
|B = 10 |b = 1'000 |
|= 3'162277 |c = (a + b)/2 = 0'500 |
|= 5'623413 |d = (b + c)/2 = 0'750 |
|= 4'216964 |e = (c + d)/2 = 0'625 |
|= 4'869674 |f = (d + e)/2 = 0'6875 |
|= 5'232991 |g = (d + f)/2 = 0'71875 |
|= 5'048065 |h = (f + g)/2 = 0'703125 |
|= 4'958067 |i = (f + h)/2 = 0'6953125 |
|= 5'0028625 |j = (h + i)/2 =0'6992187 |
Si consideramos que 5'0028625 es practicamente 5, tendremos que
0'6992187 es su logaritmo decimal (En verdad, el logaritmo decimal de 5 es
0'698970004).
Briggs no se cansó tan pronto como nosotros y llegó a un
resultado con 14 cifras decimales exactas en sus tablas.
• Obtén, con ayuda de la calculadora, mediante un
proceso similar el logaritmo decimal de 3.
OTRO POCO DE HISTORIA
Después de Briggs, el holandés Adrian Vlacq redujo sus tablas a
10 cifras. En los últimos tiempos se emplearon tablas de cinco y
cuatro dígitos porque los calculos
eran mas rapidos y con esos decimales bastaba para la
mayoría de los calculos técnicos (antes de los
últimos avances, las mediciones comunes no solían precisar
mas de tres decimales). Para hacerse una idea de la economía en
tiempo de calculo que suponía reducir decimales, diremos que en
operar con tablas de logaritmos de 5 cifras se tardaba la tercera parte que en
operar con tablas de 7 cifras.
Como se comentaba al comienzo del escrito, no
conviene olvidar que también existían calculos
científicos que requerían incluso mas de 14 cifras. Por
esta razón se podían encontrar diferentes tipos de tablas que
satisfacían todas las necesidadaes
Tablas de 48 cifras de Wolfram, para números inferiores a 10000
Tablas de 61 cifras de Sharp
Tablas de 102 cifras de Parkhurst
Calculo, de Adams, de los logaritmos de los números 2, 3, 5, 7 y
10 con 260 cifras.
Los precedentes a las tablas de logaritmos
Dos matematicos daneses, Wittich y Clavius, sugirieron la aplicación
de las tablastrigonométricas para abreviar los calculos.
Hacían uso de la igualdad .
Si deseamos multiplicar 0'17865 por 0'99027, consultamos las tablas y
observamos que sen 10º = 0'17865 y que cos 8º = 0'99027. Tenemos
que , las mismas tablas nos dicen que el seno de 18º vale
0'30902 y que el de 2º es 0'03490. En consecuencia, el
producto aproximado vale 0'17196. Si se desea mayor precisión se
utilizaran tablas con mas decimales.
Antes de conocerse los logaritmos también
existían tablas que permitían transformar la operación de
multiplicar en una resta. Se basaban la igualdad [pic]y las tablas contenían los cuartos de los cuadrados
de los números. Para multiplicar a =
3567 por b = 705. Se miraban los cuartos de cuadrado de 4272
(a + b) y de 2862 (a - b) y al restarlos obtenían la
multiplicación deseada. Las mismas
tablas facilitaban también la elevación al cuadrado y la
raíz cuadrada. Para la división se utilizaba también una tabla de
inversos.
Esta técnica siguió utilizandose por algunos después
de inventar los logaritmos, incluso en 1856 llegaron a editarse en Francia unas
con el título: Tabla de los cuadrados de números de 1 al
1000 millones, con ayuda de la cual se halla el producto exacto de
números mediante un sistema sencillo en extremo y mas
cómodo que el de logaritmos. Compuestas por Alejandro
Cossar.
(*) Ya sabemos que si tenemos tres términos consecutivos A, B
y C de una progresión aritmética, el término intermedio B
es la media aritmética de los otros 2: . Si fuesen
términos consecutivos de una progresión geométrica, B
sera la media geométrica de ambos pic].
[pic]