用对数表计算乘法

在对数出现之前,人们已掌握乘法,但在天文学、航海和工程计算中,大量多位数的乘除运算仍然极其耗时且容易出错。17 世纪初,苏格兰数学家约翰·纳皮尔正是被这些问题所困扰。他思考能否将困难的乘除运算,转化为更容易处理的加减运算。对数正是在这一思路下被提出,并发展为一种实用的计算方法。

10-12 岁指数对数

问题背景

给定一个乘法式子,例如 512 × 648,我们可以列竖式计算。假设现在的任务是,要做大量这样的乘法,比如要做 1000 道这样的三位数乘法题。但是,我们不能用计算器。

我们可以列竖式来算。但是,列竖式很麻烦,而且容易出错。我们想找一个更简单的方法,让计算变得更容易。换句话说,我们的目标并不是“算对一道题”,而是高效地计算大量乘法题。

在这个项目中,我们研究如何用对数来简化乘法计算。基本思路是用查表的方式来计算乘法。借助对数表,我们可以把麻烦的乘法变成相对简单的加法。

项目结构

我写了一个项目手册。它从上面说的乘法问题出发,引导孩子进行思考,最后运用对数工具进行求解。下面是手册的大纲。

  1. 试试最简单的想法。比如做一个乘法表,直接查结果。
  2. 利用对数把乘法问题变成加法问题。
  3. 用一个例子来验证这个想法。
  4. 意识到这个方法存在误差,并且注意到什么因素决定误差。
  5. 做一个对数表。
  6. 做一个指数表。
  7. 优化对数表和指数表。
  8. 把完整的方案写下来。

关键思考

  1. 为什么需要两张表?
  2. 对数表和指数表为什么要以 10 为底?
  3. 如何提高计算的精度?
  4. 这个方法比较麻烦的地方在哪里?