The natural logarithm  is the logarithm having base e, where

(1)

This function can be defined

(2)

for .

This definition means that e is the unique number with the property that the area of the region bounded by the hyperbola , the x-axis, and the vertical lines  and  is 1. In other words,

(3)

The notation  is used in physics and engineering to denote the natural logarithm, while mathematicians commonly use the notation . In this work,  denotes a natural logarithm, whereas  denotes the common logarithm.

There are a number of notational conventions in common use for indication of a power of a natural logarithm. While some authors use  (i.e., using a trigonometric function-like convention), it is also common to write .

Common and natural logarithms can be expressed in terms of each other as

			(4)
			(5)

The natural logarithm is especially useful in calculus because its derivative is given by the simple equation

(6)

whereas logarithms in other bases have the more complicated derivative

(7)

The natural logarithm can be analytically continued to complex numbers as

(8)

where  is the complex modulus and  is the complex argument. The natural logarithm is a multivalued function and hence requires a branch cut in the complex plane, which the Wolfram Language's convention places at .

Min   Max       Re       Im

The principal value of the natural logarithm is implemented in the Wolfram Language as Log[x], which is equivalent to Log[E, x]. This function is illustrated above in the complex plane.

Note that the inverse trigonometric and inverse hyperbolic functions can be expressed (and, in fact, are commonly defined) in terms of the natural logarithm, as summarized in the table below. Therefore, once these definition are agreed upon, the branch cutstructure adopted for the natural logarithm fixes the branch cuts of these functions.

function	symbol	definition
inverse cosecant
inverse cosine
inverse cotangent
inverse hyperbolic cosecant
inverse hyperbolic cosine
inverse hyperbolic cotangent
inverse hyperbolic secant
inverse hyperbolic sine
inverse hyperbolic tangent
inverse secant
inverse sine
inverse tangent

The Mercator series

(9)

gives a Taylor series for the natural logarithm.

Continued fraction representations of logarithmic functions include

(10)

(Lambert 1770; Lagrange 1776; Olds 1963, p. 138; Wall 1948, p. 342) and

(11)

(Euler 1813-1814; Wall 1948, p. 343; Olds 1963, p. 139).

For a complex number , the natural logarithm satisfies

			(12)
			(13)

and

(14)

where  is the principal value.

Some special values of the natural logarithm include

			(15)
			(16)
			(17)
			(18)
			(19)

Natural logarithms can sometimes be written as a sum or difference of "simpler" logarithms, for example

(20)

which follows immediately from the identity

(21)

Plouffe (2006) found the following beautiful identities:

			(22)
			(23)
			(24)

REFERENCES:

Euler, L. "Commentatio in fractionem continuam qua illustris La Grange potestates binomiales expressit." Mém. de l'Acad. imperiale des sciences de St. Pétersbourg 6, 1813-1814.

Lagrange, J.-L. "Sur l'usage des fractions continues dans le calcul intégral." Nouv. mém. de l'académie royale des sciences et belles-lettres Berlin, 236-264, 1776. Reprinted in Oeuvres, Vol. 4, pp. 301-302.

Lambert, J. L. Beiträge zum Gebrauch der Mathematik und deren Anwendung. Theil 2. Berlin, 1770.

Olds, C. D. Continued Fractions. New York: Random House, 1963.

Plouffe, S. "Identities Inspired from Ramanujan Notebooks (Part 2)." Apr. 2006. http://www.lacim.uqam.ca/~plouffe/inspired2.pdf.

Wall, H. S. Analytic Theory of Continued Fractions. New York: Chelsea, 1948.

Zwillinger, D. (Ed.). CRC Standard Mathematical Tables and Formulae, 30th ed. Boca Raton, FL: CRC Press, 1996.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

الحلقة 26 من جائزة العميد القرآنية تشهد مشاركة 5 قراء من الفتية ضمن المرحلة النهائية

بهدف تعزيز مفاهيم الخدمة.. مركز الامتثال الوظيفي يواصل لقاءاته مع المنتسبين

العتبة العباسية المقدسة تستضيف عددًا من عوائل الشهداء للوقوف على احتياجاتهم

بحضور 270 مشاركة.. شعبة فاطمة بنت أسد تختتم محفلها الرمضاني المركزي

المزيد

الآخبار الصحية

دراسة: تناول القهوة يوميا يخفض خطر الإصابة بالاضطرابات النفسية

عرض شائع في الفم قد يكون مرتبطا بخطر الإصابة بأمراض خطيرة

نصائح عامة لاستخدام سماعات الرأس بأمان

تأثير اللياقة البدنية على الدماغ

المزيد

الآخبار التكنلوجية

ديدان الأرض تكشف تلوث التربة بالمعادن الثقيلة

خبير أرصاد جوية: ظاهرة النينيو القادمة قد تكون الأقوى خلال 10 سنوات

"ناسا" تكشف موعد إعادة إطلاق رحلتها المأهولة إلى القمر

علماء الجيولوجيا يفكون لغز الصدع العملاق تحت الماء في المحيط الأطلسي

المزيد