2014年6月10日 星期二

對數 (logarithm)

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以前曾經寫文說明開根號的數學計算,今天就說明工程計算機另一重要計算功能 ─ 對數


對數的發明,是因為數學家想簡化算數乘除計算的繁瑣,對數的方法於1614年被約翰·納皮爾 (John Napier) 在 Mirifici Logarithmorum Canonis Descriptio  (Description of the Wonderful Rule of Logarithms書中首次公開,而對數符號 log 來自拉丁文 logarithm,是由義大利數學家卡瓦列里 (Cavalieri,1598 - 1647) 所提出。

對數的觀念簡單的說,把數值乘除轉換成數值加減,在計算機發明前需要查表換算,加減計算後再反查表求出最後答案,因此有人發明計算尺,解決查表換算問題。

log(X*Y) = log(X) + log(Y)
log(X/Y) = log(X) - log(Y)
log(Xa) = a * log(X)

另外,為了區別以 10 為基底及超越數 e (Euler's number) 為基底的對數,數學習慣分別表示為 log(X)ln(X),而計算機語言喜歡用 log10(X)及 log(X)表示。在日常應用方面,由於人類對外界感覺的魯鈍,也運用了許多對數的觀念,例如,聲音用分貝、地震用芮氏規模、天文觀測用星等,意思是訊號要變化很大,人們才會有所感覺。

回歸主題,本文的要點為計算機如何計算對數值?在資料型態認識─浮點數 (single & double) 一文提到,任何正實數可以表示為 $R=2^{n}\cdot u$,$n$ 是整數,$1 \leq u < 2$,那

$\color{Red}{\ln{R}=}\ln{(2^{n}\cdot u)}=\color{Red}{n\ln{(2)}+\ln{(u)}}$

接下來就要思考如何計算 $\ln{(u)}$,這需要

2014年6月5日 星期四

立方體六分之一的提示(1/6 Cube)

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之前一篇楓之谷數學神偷2─水井中的蝸牛,提到立方體倒水的問題,解答的關鍵在如何獲取1公升的水,這需要一點數學基礎才算得出來,先用微積分求解,把ABCD三角錐切片,以∆BCD為底,將三角形面積一片一片加到A頂點,即是ABCD三角錐體積:

2014年5月31日 星期六

訓練數學感 22 ─ 6 - 36 - 45 - 41 - ( ) - 50 - 25

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求題目的數字規律,請問括號內的數字是多少?

6 - 36 - 45 - 41 - ( ) - 50 - 25

2014年5月24日 星期六

訓練數學感 21 ─ 單淘汰賽需要比幾場?

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有個棒球賽共 32 隊參加,由於參加隊伍太多,主辦單位決定採取單淘汰賽,輸一場就淘汰,需要比賽幾場才能產生冠軍隊伍?

2014年5月17日 星期六

超耗電的震動馬達

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想製作小型機器人就需要小型馬達,某日行經光華商場,順便逛逛電子材料行,不小心看到震動馬達,真的好小,一顆零售 40 元,因此買一顆回來測看看它的出力情況。

我以 Agilent  U3606B 定電壓輸出 3V,無載時吃電

2014年5月10日 星期六

二足步行機器人1─組裝滑步前進

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從泰電公司買步行機器人套件回家,我就讓小朋友自己組裝,從旁經驗指導,基本上我是不主動說明,讓他依照書上說明逐一製作零件。這台機器人套件,泰電公司只幫玩家裁切ABS板及鑽孔,其它部分玩家需要自己黏合,小朋友沒經驗塗的不夠好,許多保利龍膠沾黏在板塊週圍,我請他以美工刀刮除乾淨,以免與其它零件接合不良。可惜小朋友對組裝東西興趣不是很濃厚,只幫我組好零件塊,以及鎖好兩隻腳螺絲,其它由我收拾善後。

這組套件包含兩盒日本田宮模型(TAMIYA)製造的齒輪變速箱,由台灣固來公司獨家總代理,讓我想起小時候做過許多二戰時期的戰機、戰車、軍艦模型,雖然日文說明看不懂,但是藉由少許中文字及組合圖可以猜測其意,這對日後從事研發工作的我,有深遠的啟發。

當組合齒輪箱時,發現

2014年5月3日 星期六

開始走吧!二足步行機器人入門

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近日因 Robi 機器人觸動我研究步行機器人的興趣,在台北重慶南路三民書局發現開始走吧!二足步行機器人入門 這本書,ISBN 978-986-6076-77-0,馥林文化發行,坂本範行著,曉峰譯,定價 300 元。

全書六個章節,從人類步行分析開始,先滑步前進、進化成直線前進的二足步行、再進化成可直線前進後退、再進化加入轉彎、再進化用微控制器控制機器人,最後作者分享如何製作更接近人類二足步行的機器人。

二足步行機器人涉及許多物理力學知識,透過作者中學老師淺顯的