什么是 ln 2,也就是 2 的自然对数?

ln 2 ≈ 0.69314…
ln 2 ≈ 0.69314718055994530941。超越数。半衰期 = ln(2) / 衰变率。

ln 2 是 2 的自然对数,也就是 e 需要取到怎样的幂才会得到 2。从几何上看,ln 2 是曲线 y = 1/x 在 x = 1 到 x = 2 之间下方的面积。从数值上说,2.71828… 的 0.69314… 次幂恰好等于 2。

1/x 从 1 到 2 的面积等于 ln 2
0.333.566.7810y = 1/x0.1123x

∫₁² 1/x dx = ln(2) - ln(1) = ln 2 ≈ 0.6931。这也是自然对数的定义方式:ln(a) 就是 1/x 从 1 积分到 a 的面积。

ln 2 是半衰期常数。任何以固定速率减半的量都满足 N(t) = N₀ · e^(-λt)。它的半衰期就是 t₁/₂ = ln(2)/λ ≈ 0.693/λ。这适用于放射性衰变、药物在血液中的代谢、电容器放电,以及一杯咖啡的冷却。

交错调和级数收敛到 ln 2
0.50.670.831ln 21−1/2+1/3−...1193755n 项

1 - 1/2 + 1/3 - 1/4 + ... 会收敛到 ln 2 ≈ 0.6931,并在极限附近来回振荡。收敛速度较慢,每隔一项都会从另一侧越过极限。

根据 1885 年的 Lindemann-Weierstrass 定理,ln 2 是超越数。在信息论中,它用于在 nats 与 bits 之间换算:1 bit = ln(2) nats ≈ 0.693 nats。级数 1 - 1/2 + 1/3 - 1/4 + ⋯ 会精确收敛到 ln 2。它的小数展开为 0.69314718055994530941723212145817…

放射性衰变:每经过一个半衰期,数量都会减半
0.040.360.681N(t)/N₀ = 2^(−t/t½)0235时间(以半衰期为单位)剩余比例

N(t) = N₀ · 2^(−t/t½) = N₀ · e^(−t·ln2/t½)。ln 2 ≈ 0.693 是衰变常数中的关键因子。经过 1 个半衰期剩下 50%,经过 10 个半衰期只剩约 0.1%。

ln 2 速览

2 的自然对数大约等于 0.69314718055994530941。它是无理数,也是超越数。ln 2 等于双曲线 y = 1/x 在 x = 1 到 x = 2 之间下方的面积。它支配着任何翻倍与任何减半:若某个量以速率 r 增长,那么它翻倍所需的时间就是 ln(2)/r。在信息论中,1 bit 的信息恰好等于 ln 2 nats。在计算机科学中,表示 n 个状态所需的二进制位数满足 log₂(n) = ln(n)/ln(2)。

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ln 2 has no final digit

2 的自然对数 ln 2 is irrational. Its decimal expansion never ends and never repeats. Every digit shown below is computed from the 交错调和级数.

ln 2 = 1 − 1/2 + 1/3 − 1/4 + ...