【数学の罠】「log」の底は10かeか2か?文脈で見分けるエンジニアのための生存戦略

こんにちは。ゆうせいです。

「数式に \log x って書いてあるけど、これ、底(てい)はいくつなの?」

この悩み、エンジニアなら一度は必ず通る道です。

教科書やウェブサイトによって、底が省略されているときの正解が「2」だったり「10」だったり、はたまた「 e 」だったり…。まるでルール無用の無法地帯に見えますよね。

でも安心してください。実はここには、その数式が使われている「業界(文脈)」によって、暗黙の了解とも言える「住み分け」が存在するのです。

今日は、新人エンジニアのみなさんが迷子にならないよう、この「省略された底」を一瞬で見分けるための判断基準(チートシート)を伝授します。

3つの派閥を知れば怖くない

底が省略されているとき、可能性は大きく分けて3つあります。

それぞれ「誰が」「どんなとき」に使っているかを見ていきましょう。

1. コンピュータ科学の世界:底は「2」

もしあなたが、アルゴリズムの計算量(オーダー記法)や、情報理論(ビット数)の話をしているなら、底は十中八九「2」です。

  • 理由:コンピュータは0と1の「2進数」で動いているからです。
  • キーワード:ソート、探索、二分木、ビット、情報量。
  • :データ量が N のとき、二分探索の計算回数は \log N 回(底は2)。

ITエンジニアにとって、一番馴染み深いのはこのパターンかもしれませんね。

2. 数学・物理・統計学の世界:底は「 e

もしあなたが、微積分、統計学、物理シミュレーション、そしてAI(ディープラーニング)の理論を読んでいるなら、底はほぼ間違いなくe (ネイピア数)」です。

  • 理由:微分したときに一番きれいな形になるのが e だからです。数学者や理論家は、計算が美しくなる e を標準(自然対数)として扱います。
  • キーワード:微分、積分、正規分布、最尤推定、エントロピー(物理)、ロジスティック回帰。
  • 記号のヒント\ln x と書かれていれば e 確定ですが、単に \log x と書かれることも非常に多いので注意が必要です。

3. 高校数学・工学(測定)の世界:底は「10」

もしあなたが、高校の教科書を見直していたり、音響機器や化学のデータを扱っていたりするなら、底は「10」です。

  • 理由:私たちは指が10本あるので、10進数を使っていますよね。桁数を数えるには10が一番便利だからです。これを「常用対数」と呼びます。
  • キーワード:pH(酸性・アルカリ性)、デシベル(音の大きさ)、マグニチュード(地震)、桁数。

プログラミング言語の「罠」に注意!

ここが新人エンジニアにとって最大の落とし穴です。

「コンピュータは2進数だから、プログラミング言語で log() って書いたら、底は2だよね?」

そう思ってコードを書くと、バグります。

実は、Python、C言語、Java、JavaScriptなど、主要なプログラミング言語の標準ライブラリで log(x) と書いた場合、その底はe (自然対数)」になることがほとんどです。

コンピュータの世界であっても、計算ライブラリを作ったのは「数学者」たちだからです。

  • 底が e のとき: log(x)
  • 底が 10 のとき: log10(x)
  • 底が 2 のとき: log2(x)

このように、関数名ではっきりと使い分けるのがエンジニアの鉄則です。

「省略されたら e かもしれない」と疑って、必ずリファレンス(仕様書)を確認する癖をつけましょう。

まとめ:文脈という名の「空気」を読め

ここまで読んでいただき、ありがとうございます。

見分け方のコツ、掴めましたか?

最後に、簡単な判定フローチャートをまとめておきます。

  1. プログラミングのコード中ですか?
    • はい \to ほぼ e です(関数名を確認せよ)。
  2. アルゴリズムやデータ構造の話ですか?
    • はい \to ほぼ 2 です(ビットの世界)。
  3. 微分・積分・統計・AIの理論ですか?
    • はい \to ほぼ e です(数学の世界)。
  4. 音の大きさや地震、化学の話ですか?
    • はい \to ほぼ 10 です(実用の世界)。

迷ったら、「この式を使っている人は、数学者か? プログラマか? 実務家か?」と想像してみてください。それだけで、省略された数字が浮き上がって見えてくるはずです。

今後の学習の指針

底が2、10、 e のどれであっても、実は「底の変換公式」を使えば、定数倍の違いしかありません。

次は、情報理論の基礎である「情報量(エントロピー)」の計算で、実際に \log_2 を使って「このファイルは何ビットに圧縮できるか?」を計算してみると、ログの実感が湧いてきますよ。

それでは、また次回の記事でお会いしましょう!

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投稿者プロフィール

山崎講師
山崎講師代表取締役
セイ・コンサルティング・グループ株式会社代表取締役。
岐阜県出身。
2000年創業、2004年会社設立。
IT企業向け人材育成研修歴業界歴20年以上。
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学生時代は趣味と実益を兼ねてリゾートバイトにいそしむ。長野県白馬村に始まり、志賀高原でのスキーインストラクター、沖縄石垣島、北海道トマム。高じてオーストラリアのゴールドコーストでツアーガイドなど。現在は野菜作りにはまっている。