matemáticas

logaritmo

Una función matemática que es la inversa de la exponenciación, usada aquí para linealizar las relaciones entre brillo y distancia.
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Descripción

Un logaritmo es una función matemática que responde a la pregunta: ¿a qué exponente debe elevarse una base fija para obtener un número dado? Por ejemplo, el logaritmo en base 10 de 1000 es 3, porque 10^3 = 1000. En física y astronomía, los logaritmos son indispensables para comprimir rangos enormes de valores —como brillo, distancia o frecuencia— en escalas manejables. También convierten relaciones multiplicativas en aditivas, simplificando el análisis.

Historia

Los logaritmos fueron introducidos por John Napier en 1614 como una ayuda computacional, y más tarde refinados por Henry Briggs. Fueron rápidamente adoptados por astrónomos como Johannes Kepler para sus cálculos.

Cómo funciona

El logaritmo de un número x en base b se escribe como log_b(x). Satisface la identidad b^(log_b(x)) = x. Las bases comunes son 10 (logaritmo decimal), e ≈ 2.718 (logaritmo natural) y 2 (logaritmo binario). En astronomía, las magnitudes se definen en una escala logarítmica: una diferencia de 5 magnitudes corresponde a un factor de 100 en brillo. Esto facilita comparar estrellas que difieren en miles de millones en luminosidad.

En la práctica

Los logaritmos se usan en la escala de magnitudes para estrellas, en la escala de decibelios para el sonido, en la escala de pH para la acidez y en la escala de Richter para terremotos.

Dato curioso

La palabra 'logaritmo' proviene del griego y significa 'número-razón', porque Napier originalmente los concibió como una forma de convertir la multiplicación en suma.

Concept graph →

Fórmulas

$$D_{KL}(P\|Q) = \int P(x) \log \frac{P(x)}{Q(x)} dx$$
Measures difference between two probability distributions.
Qué hay en la fórmula
D_{KL}variableKullback-Leibler divergence — information divergence
P(x)variableprobability density of distribution P — probability density
Q(x)variableprobability density of distribution Q — probability density
xvariablerandom variable — variable aleatoria
\intoperadorsums the integrand over all values of x — operador integral
\logoperadorcomputes the logarithm of the ratio — logaritmo
$$P(k) = P_0(k) \left[1 + A \exp\left(-\frac{(\log k - \log k_0)^2}{\sigma^2}\right)\right]$$
A Gaussian-shaped enhancement in power spectrum.
Qué hay en la fórmula
P(k)variablePerturbed power spectrum — espectro de potencia cubic metre
P_0(k)variableBackground power spectrum — espectro de potencia cubic metre
AvariableAmplitude of the bump — amplitud
kvariableWavenumber — número de onda per metre
k_0variableCentral wavenumber of the bump — número de onda per metre
σvariableWidth of the bump in log-k — width
expoperadorExponential function — exponential
logoperadorNatural logarithm — logaritmo
$$\min_G \max_D V(D,G) = \mathbb{E}_{x \sim p_{data}}[\log D(x)] + \mathbb{E}_{z \sim p_z}[\log(1 - D(G(z)))]$$
Adversarial training objective for generative adversarial networks.
Qué hay en la fórmula
xvariabledata sample — sample
zvariablelatent variable sample — latent variable
D(x)variablediscriminator output for real data — discriminator output
G(z)variablegenerator output for latent variable — generator output
V(D,G)variablevalue function of the game — value function
min_Goperadorminimize with respect to generator parameters — minimization over generator
max_Doperadormaximize with respect to discriminator parameters — maximization over discriminator
E_{x~p_data}operadorexpectation over the empirical data distribution — expectation over data distribution
E_{z~p_z}operadorexpectation over the latent prior distribution — expectation over latent distribution
logoperadornatural logarithm — logaritmo
$$\log P(D|\theta) = -\frac{1}{2}\sum \left(\frac{(y_{\text{model}} - y_{\text{data}})^2}{\sigma^2} + \log(2\pi\sigma^2)\right)$$
Probability of data given model parameters with Gaussian errors.
Qué hay en la fórmula
P(D|θ)variableprobability of data given parameters — probabilidad
y_modelvariablemodel prediction — value
y_datavariableobserved data point — value
σvariablestandard deviation of Gaussian noise — desviación estándar
logoperadornatural logarithm — logaritmo
∑operadorsum over all data points — suma
$$[X/\mathrm{H}] = \log\frac{N_X}{N_{\mathrm{H}}} + 12$$
Standard logarithmic measure of element abundance relative to hydrogen.
Qué hay en la fórmula
[X/H]variableLogarithmic abundance of element X relative to hydrogen — logarithmic abundance ratio
N_XvariableNumber density of element X — number density reciprocal cubic metre
N_HvariableNumber density of hydrogen — number density reciprocal cubic metre
logoperadorBase-10 logarithm — logaritmo

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