Python中的log函數通常是指內置的math.log()函數,用于計算自然對數(以e為底的對數)。其實現原理基于泰勒級數展開。
具體來說,math.log()函數的實現是通過計算一個無窮級數來逼近自然對數的值。該級數為:
$$ \ln(x) = \sum_{n=1}^{\infty} (-1)^{n+1} \frac{1}{n n!} x^n $$
其中,$x$表示輸入值,$n$表示項數,$n!$表示$n$的階乘。在計算時,通常會取級數的前N項進行逼近,以提高計算精度。Python中的math.log()函數默認取100項進行逼近,可以通過設置math.log()函數的第二個參數來調整取項數。
需要注意的是,由于泰勒級數展開的收斂性,當$x$趨近于1時,級數的值趨近于0;當$x$趨近于0時,級數的值趨近于負無窮。因此,math.log()函數的定義域為$(0, +\infty)$,輸入值不能為0或負數。