zapogi.ru 1

Приложение логарифмов

Вопрос: Как вы думаете, в каких областях применяются логарифмы?

Даже изящные искусства питаются ею.

Разве музыкальная гамма не есть

Набор передовых логарифмов?”

Из “Оды экспоненте”

Логарифмы в музыке

Музыканты редко увлекаются математикой. Большинство из них питают к этой науке чувство уважения. Между тем, музыканты – даже те, которые не проверяют подобно Сальери у Пушкина “алгеброй гармонию”, встречаются с математикой гораздо чаще, чем сами подозревают, и притом с такими “странными” вещами, как логарифмы. Известный физик Эйхенвальд вспоминал:

“Товарищ мой по гимназии любил играть на рояле, но не любил математику. Он даже говорил с оттенком пренебрежения, что музыка и математика друг с другом не имеют ничего общего. “Правда, Пифагор нашел какие-то соотношения между звуковыми колебаниями, - но ведь как раз пифагорова – то гамма для нашей музыки и оказалась неприемлемой”. Представьте же себе, как неприятно был поражен мой товарищ, когда я доказал ему, что, играя по клавишам современного рояля, он играет, собственно говоря, на логарифмах”.

И действительно, так называемые ступени темперированной хроматической гаммы (12- звуковой) частот звуковых колебаний представляют собой логарифмы. Только основание этих логарифмов равно 2 (а не 10, как принято в других случаях).

Положим, что ноте “до” самой низкой октавы – будем ее называть нулевой – соответствует частота, равная п колебаниям в секунду. В октаве частота колебаний нижнего звука в 2 раза меньше верхнего, т.е. эти частоты соотносятся как 1 : 2. Тогда ноте “до” первой октавы будут соответствовать 2п колебания в сек., а ноте “до” третьей октавы - 2m · п колебания в сек. И т.д.. Тогда высоту, т.е. частоту любого звука можно выразить формулой

Nmn = n · 2 (12v2)p


Логарифмируя эту формулу. Получаем lg Nmp = lg n + m lg2 + p(lg2)/12,

lg Nmp = lg n + (m + p/12) lg2/

Принимая частоту самого низкого “до” за единицу (n = 1) и приводя все логарифмы к основанию 2. имеем log2 Nmp = m + p/12

(Звучит музыка: Иоган Севастьян Бах Прелюдия Фуга “до – минор” (опус 546))

Что за прелесть Логарифмическая “комедия 2 > 3”

Комедия начинается с неравенства ? > 1/8, бесспорно правильно. Затем следует преобразование (1/2)2 > (1/2)3, тоже не внушающее сомнение. Большему числу соответствует больший логарифм, значит,

lg(1/2)2 > lg(1/2)3; 2lg(1/2) > 3lg(1/2). После сокращения на lg(1/2) имеем 2 > 3.

- Ваше впечатление?

- Где ошибка?

(Решение: ошибка была допущена при сокращении на lg(1/2); т.к. lg(1/2) < 0, то при сокращении на lg(1/2)необходимо было изменить знак неравенства, т.е. 2 < 3).