问题

10000⁴ 和 4¹⁰⁰⁰⁰,怎样比较大小?

回答
这题目乍一看,数字都大得吓人,直接算肯定是不行的。我们得找个聪明点的办法来比较 10000⁴ 和 4¹⁰⁰⁰⁰ 这两个数到底谁更大。

核心思路:化繁为简,找共同点

要比较这两个数,最直接的办法就是把它们“拉到差不多的水平线”上,然后进行比较。怎么拉呢?最常见的方法就是:

1. 取对数: 对数是处理指数的“利器”,能把指数降下来。
2. 构造相同底数或相同指数: 看看能不能把它们变成 `a^b` 和 `c^b` 或者 `a^b` 和 `a^c` 的形式。

我们来试试看。

方法一:取对数

我们比较 `a` 和 `b` 的大小,就相当于比较 `log(a)` 和 `log(b)` 的大小。因为对数函数(通常我们用以10为底或者以e为底的自然对数)是单调递增的,也就是说,如果 `log(a) > log(b)`,那么 `a > b`。

我们来比较 `10000⁴` 和 `4¹⁰⁰⁰⁰`。为了方便计算,我们通常选择以10为底的对数(`log₁₀`)。

对于 10000⁴:
`log₁₀(10000⁴)`
根据对数的性质 `log(xⁿ) = n log(x)`,我们可以得到:
`= 4 log₁₀(10000)`
因为 `10000 = 10⁴`,所以 `log₁₀(10000) = log₁₀(10⁴) = 4`。
所以,`log₁₀(10000⁴) = 4 4 = 16`。

对于 4¹⁰⁰⁰⁰:
`log₁₀(4¹⁰⁰⁰⁰)`
同样使用对数性质:
`= 10000 log₁₀(4)`

现在我们需要估算 `log₁₀(4)` 的值。我们知道 `log₁₀(2)` 大约是 `0.3010`。
因为 `4 = 2²`,所以 `log₁₀(4) = log₁₀(2²) = 2 log₁₀(2)`。
`log₁₀(4) ≈ 2 0.3010 = 0.6020`。

现在我们来计算 `10000 log₁₀(4)`:
`10000 log₁₀(4) ≈ 10000 0.6020 = 6020`。

比较结果:

我们比较的是 `log₁₀` 的值。
`log₁₀(10000⁴) = 16`
`log₁₀(4¹⁰⁰⁰⁰) ≈ 6020`

显然,`6020` 远大于 `16`。

结论: 因此,`4¹⁰⁰⁰⁰` 要比 `10000⁴` 大得多。



方法二:构造相同指数(有点难度,但可以尝试理解)

这种方法的目标是把两个数写成 `X^N` 和 `Y^N` 的形式,然后比较 `X` 和 `Y`。

我们来看 `10000⁴`。它可以直接写成 `(10000)²` 的平方,或者 `10000 10000 10000 10000`。

我们看 `4¹⁰⁰⁰⁰`。这个指数 `10000` 实在是太大了。
有没有办法把 `10000⁴` 的指数变成 `10000`?
`10000⁴ = (10⁴)⁴ = 10¹⁶`。
现在我们比较的是 `10¹⁶` 和 `4¹⁰⁰⁰⁰`。

我们可以尝试构造相同的指数,比如 `10000`。
`4¹⁰⁰⁰⁰` 已经是以 `10000` 为指数了。

那 `10¹⁶` 呢?能不能写成 `A¹⁰⁰⁰⁰` 的形式?
`10¹⁶ = (10¹⁶/¹⁰⁰⁰⁰)¹⁰⁰⁰⁰ = (10¹·⁶)¹⁰⁰⁰⁰`
`10¹·⁶ = 10 10⁰·⁶`

我们知道 `log₁₀(4) ≈ 0.6020`,所以 `10⁰·⁶⁰²⁰ ≈ 4`。
那么 `10⁰·⁶` 大约也是 `4`。
所以 `10¹·⁶` 大约是 `10 4 = 40`。

这样我们得到:
`10000⁴ = 10¹⁶ ≈ (10¹·⁶)¹⁰⁰⁰⁰ ≈ 40¹⁰⁰⁰⁰`

比较结果:

我们现在比较的是 `40¹⁰⁰⁰⁰` 和 `4¹⁰⁰⁰⁰`。
很显然,底数 `40` 比底数 `4` 大,而指数相同,所以 `40¹⁰⁰⁰⁰` 肯定比 `4¹⁰⁰⁰⁰` 大。

结论: 通过这种构造,我们又一次得出 `10000⁴`(或 `40¹⁰⁰⁰⁰`)比 `4¹⁰⁰⁰⁰` 要小。



再细致一点理解:

我们比较 `10000⁴` 和 `4¹⁰⁰⁰⁰`。
首先,我们把 `10000⁴` 拆解一下:
`10000⁴ = (10⁴)⁴ = 10¹⁶`。
现在我们要比较的是 `10¹⁶` 和 `4¹⁰⁰⁰⁰`。

为了让指数看起来差不多,我们可以尝试把 `10¹⁶` 的指数凑成 `10000`。
`10¹⁶ = 10¹⁶⁰⁰⁰ / 10¹⁶⁰⁰⁰ 10¹⁶ = 10¹⁶⁰⁰⁰ / 10¹⁶⁰⁰⁰` (这是个玩笑,没啥用)

关键还是在于指数和底数之间的关系。

我们可以考虑比较 `(10000)⁴` 和 `(4¹⁰⁰⁰⁰)^(1/4)`,也就是比较 `10000` 和 `4¹⁰⁰⁰⁰/⁴`。
`4¹⁰⁰⁰⁰/⁴ = 4²⁵⁰⁰`。
所以我们比较 `10000` 和 `4²⁵⁰⁰`。

`10000 = 10⁴`。
我们比较 `10⁴` 和 `4²⁵⁰⁰`。

还是取对数比较方便。
`log₁₀(10⁴) = 4`。
`log₁₀(4²⁵⁰⁰) = 2500 log₁₀(4) ≈ 2500 0.6020`
`2500 0.6020 = 25 60.20 = 1505`。

`4` 和 `1505`,显然后者大。所以 `4²⁵⁰⁰` 远大于 `10⁴`。
这又一次证明了 `4¹⁰⁰⁰⁰` 比 `10000⁴` 大。

最后的思考:

看到这种题目,脑子里第一反应是:“指数太大了,不能硬算”。然后想到的就是利用数学性质,比如对数。对数能有效地“压制”指数,让两个巨大的数字变得容易比较。

另一种思路是“放大缩小法”,即尝试把指数或底数调整到相似的水平,然后进行比较。但这种方法往往需要更精妙的数学技巧。

在这个例子里,对数法是最直观、最容易理解的。它告诉我们,尽管 `10000` 这个底数看起来比 `4` 大得多,但 `4¹⁰⁰⁰⁰` 的指数 `10000` 相比于 `10000⁴` 的指数 `4`,其“增长的比例”远超了底数“缩小”的比例(从 `10000` 缩小到 `4`)。

最终,`4¹⁰⁰⁰⁰` 那个指数上的“飞跃”是决定性的。

网友意见

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只针对这个题,其实这种整数字的还是很简单的,变一下型就能很容易看出来了

没犯低级错误吧

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我们直接拿Python运算一下来进行比较,因为Python中整数是不会溢出的,所以很适合科学技术,用来比较两个数正合适。

先来直接用一张图来感受一下这两个数的区别有多大。

再用数学的方法来解决的话,对两个数取对数。

10000^4=4log10000

4^10000=10000log4

很显然第一个对数比第二个对数小很多,所以就能得出结论

4^10000>10000^4

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