解密ln( )函数
感謝理解完指數(shù)函數(shù)(指數(shù)函數(shù)和自然對(duì)數(shù)),下一個(gè)目標(biāo)就是對(duì)數(shù)函數(shù)。數(shù)學(xué)中對(duì)自然對(duì)數(shù)的定義是的逆運(yùn)算,但有一個(gè)更形象的理解:自然對(duì)數(shù)刻畫(huà)了復(fù)合利率的增長(zhǎng)時(shí)間
假設(shè)你的投資有100%的回報(bào)率,并保持復(fù)利。如果你想獲得10倍的增長(zhǎng),那么你只需要等待年。接下來(lái)我將給大家解釋為什么是這個(gè)數(shù)字。
e 的指數(shù)函數(shù)和自然對(duì)數(shù)互為逆運(yùn)算:
e 是單位時(shí)間的增長(zhǎng)的總量倍數(shù)
自然對(duì)數(shù)(ln) 是在復(fù)利增長(zhǎng)的條件下,增長(zhǎng)到某一數(shù)量級(jí)所需要的時(shí)間
可別被費(fèi)解的名詞解釋嚇到!深吸一口氣,跟隨筆者一道,讓我們進(jìn)入e的內(nèi)部一探究竟!
e--關(guān)于增長(zhǎng)
正如我們上次所說(shuō)的那樣,描述了復(fù)合增長(zhǎng)率乘以時(shí)間的情形:連續(xù)3年保持100%的增長(zhǎng),和在1年里有300%的增長(zhǎng),最終效果是一樣的。
我們可以使用任意的復(fù)合利率和時(shí)間,將其轉(zhuǎn)化為利率為100%時(shí)所需要的時(shí)間。這樣我們就只需要考慮時(shí)間分量。
例如:
在50%的增長(zhǎng)率下增長(zhǎng)4年,可以轉(zhuǎn)化為在100%的增長(zhǎng)率下增長(zhǎng)2年。即:
所以,含義是:
在增長(zhǎng)了x個(gè)單位時(shí)間后,我能得到多少?
例如:在增長(zhǎng)了3個(gè)單位時(shí)間后,我就得到倍的東西。
所以e是一個(gè)單位因子,他向我們展示了單位時(shí)間內(nèi)的復(fù)合增長(zhǎng)率。
ln--關(guān)于時(shí)間
自然對(duì)數(shù)是的逆運(yùn)算,那么逆運(yùn)算是什么意思呢?
的x是代表時(shí)間,而計(jì)算結(jié)果是增長(zhǎng)倍數(shù)。
lnx的x是代表增長(zhǎng)倍數(shù),而計(jì)算結(jié)果是時(shí)間。
例如:
假設(shè)增長(zhǎng)率為100%,我們有:
經(jīng)過(guò)3個(gè)單位長(zhǎng)度的時(shí)間,我們得到了20.08倍的東西。
如果我們要得到20.08倍的東西,大約需要3個(gè)單位時(shí)間。
自然對(duì)數(shù)并不“自然”
什么是ln(1)呢?我需要多少天的復(fù)利增長(zhǎng)才能獲得原總數(shù)的1倍。答案很顯然:0。
那么小數(shù)值會(huì)是怎么樣的呢?我們需要花多少時(shí)間來(lái)增長(zhǎng)到0.5倍呢?假設(shè)我們的復(fù)合利率仍為100%,那么我們知道就是得到兩倍東西所需要的時(shí)間。”增長(zhǎng)到0.5倍“也就是說(shuō):倒退到現(xiàn)有金錢的一半所需要的時(shí)間,即:
其中,負(fù)數(shù)的意思就是時(shí)間倒退,即我們需要倒退約為0.693個(gè)單位時(shí)間就會(huì)回到現(xiàn)在金錢的一半。一般來(lái)說(shuō),我們可以求該小數(shù)或者分?jǐn)?shù)的倒數(shù)來(lái)求得倒退所需的時(shí)間。
再進(jìn)行一次思維實(shí)驗(yàn):假設(shè)你有一筆金錢,它如何從1增長(zhǎng)到-3倍呢?
顯然這是不可能的,我們擁有的金錢數(shù)只能大于或等于0。所以對(duì)于自然對(duì)數(shù)來(lái)說(shuō),負(fù)數(shù)是沒(méi)有定義的。
有趣的對(duì)數(shù)乘法
我需要花多少時(shí)間來(lái)增長(zhǎng)到40倍呢?綜上所述,問(wèn)題轉(zhuǎn)化成符號(hào)式即為。但是,我們換種思考方式,我們可以把40倍的增長(zhǎng)看作先從1增長(zhǎng)到4,即:先翻4倍,然后再?gòu)?增長(zhǎng)到40,即:再翻10倍。即:
任何數(shù)字都可以這樣拆開(kāi),如:要增長(zhǎng)到原來(lái)的20倍,那么,就可以看成先增長(zhǎng)2倍再增長(zhǎng)10倍,或者先找找5倍再增長(zhǎng)4倍等等。
不失一般性:
那么對(duì)于分?jǐn)?shù)來(lái)講是如何的呢?例如,根據(jù)上述知識(shí),我們很快能理解,其意思是先增長(zhǎng)到原來(lái)的5倍,再退回現(xiàn)在的1/3。又知道是倒退了的時(shí)間,即:
所以原式可寫成如下:
不失一般性:
我們可以看到,看似抽象的數(shù)學(xué)符號(hào),背后都蘊(yùn)含著實(shí)際的意義
自然對(duì)數(shù)在復(fù)利中的使用
到這里你已經(jīng)基本明白了自然對(duì)數(shù),但是你仍然會(huì)問(wèn),上述問(wèn)題都是假設(shè)復(fù)合利率是100%,但是更多的時(shí)候我們的復(fù)合增長(zhǎng)率不是100%,而是其他數(shù)值,如5%,那么怎么辦呢?
Ok,沒(méi)問(wèn)題,我們的ln( )實(shí)際上是由利率和時(shí)間復(fù)合而成的,他就是上篇文章我們說(shuō)到中的x。只是我們假設(shè)復(fù)利為100%使得我們的問(wèn)題更容易理解,但是我們?nèi)匀豢梢允褂萌魏蔚睦省?/span>
假設(shè)我們需要在復(fù)利為100%的情況下得到30倍的增長(zhǎng),即:
我也可以寫成:
顯然,這個(gè)方程意味著在100%的復(fù)利中,3.4年可以增長(zhǎng)30倍。上次講到,其實(shí)這個(gè)3.4是由時(shí)間乘以利率獲得的,即:
事實(shí)上,我只需要修改“時(shí)間”和“利率”就行了。例如我們要在5%的復(fù)利下增長(zhǎng)30倍,即:
顯然,我們以100%的增長(zhǎng)率增長(zhǎng)30倍需要3.4年,如果增長(zhǎng)率大一倍,則時(shí)間就會(huì)短一半,如果增長(zhǎng)率變小了,則時(shí)間也會(huì)變長(zhǎng)。
有趣!他們的結(jié)果都是相同的對(duì)么?自然對(duì)數(shù)可以使用任何的利率和時(shí)間,你可以修改任何你想修改的變量。
關(guān)于ln(e)
最后給大家一個(gè)小小問(wèn)題看看大家理解了沒(méi)有呢?即ln(e)是什么意思呢?
數(shù)學(xué)家可能會(huì)回答:因?yàn)樽匀粚?duì)數(shù)是e的逆,所以
看了這篇文章的你可能會(huì)回答:ln(e)是獲得e倍所需要的時(shí)間,而e是單位時(shí)間的增長(zhǎng)倍數(shù),所以ln(e)=1
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總結(jié)
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