對數尺度

對數尺度()是一個非線性的測量尺度,用在數量有較大範圍的差異時。像黎克特制地震震級、聲學中的音量、光學中的光強度、及溶液的PH值等。

對數尺度是以數量級為基礎,不是一般的,因此每個刻度之間的商為一定值。

常見用法
以下的數據若有數值較大的資料時,會用到對數尺度:

  • 黎克特制地震震級及矩震級:研究地震或地球的運動時會用到。
  • 分貝及奈培:在分析音量及電功率時。
  • 音分、小二度、全音及純八度等有關音樂相對音高的術語。
  • Logit:用在統計學的发生比中。
  • 巴勒莫撞擊危險指數。
  • 對數時間線
  • 攝影中計算曝光量的焦比。
  • 熱力學中的熵
  • 信息论中信息
  • 土壤的颗粒尺寸分布曲线
  • 铀和化石燃料能量密度比較

以下的量也是用對數尺度,但較大的數量會對應較低(甚至為負)的值,

  • 表示酸性的pH值。
  • 表示恆星亮度的视星等。
  • 地質學中表示粒徑的克倫賓尺度(Krumbein scale)
  • 透光物體的吸光度

人類有些感官有對數的特性(韋伯-費希納定理),因此這些輸入適合用對數尺度表示,特別是聽覺會將二組比例相同的頻率認為是二組差距相同的音高。特別在隔離的部落中小孩的研究,發現對數尺度是人類很自然的表示方式。

圖表中的對數尺度
。圖中有:y = 10 x(紅色), y = x(綠色), y = loge(x)(藍色)]]

左上方的圖,X軸和Y軸都是線性的,Y軸從0至10。左下方的圖,只有Y軸是用log 10的尺度,因此Y軸從0至1000。

右上方的圖,只有X軸是用log 10的尺度,右下方的圖則是X軸和Y軸都用對數尺度。

若資料有以下特性時,用對數尺度來表示會比較方便:

  • 資料有數量級的差異時,顯示對數可以同時顯示很大的資料和很小的資料。
  • 資料有指數增長或冪定律的特性時,有對數尺度可以將曲線變為直線表示。

计算尺中就有對數尺度,诺谟图也常用對數尺度表示,二數的几何平均数就是在對數尺度中在二數中間的數。在電腦繪圖發明之前,常用有半對數刻度或是全對數刻度的來繪製半對數圖或全對數圖。

全對數圖
若縱坐標及橫坐標都是用對數的方式表示,這張圖稱為全對數圖。

半對數圖
若只有或用對數的方式表示,這張圖稱為半對數圖或半對數坐標系。

相關條目

  • 位元
  • 位元組
  • Decade (對數尺度)

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  • 對數
  • 對數平均

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註解
參考資料
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外部連結

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