Logarithme népérien de deux

Le logarithme népérien (ou naturel) du nombre 2 a pour développement décimal (suite A002162 de l'OEIS) :

Le logarithme de 2 en base quelconque s'obtient par la formule :

En particulier, le logarithme décimal a pour développement ( OEISA007524 ) :

L'inverse de ce nombre est le logarithme binaire de 10 :

( OEISA020862 ).

D'après le théorème de Lindemann-Weierstrass, le logarithme népérien (ou naturel) de tout entier naturel autre que 0 et 1 (plus généralement, de tout nombre algébrique positif autre que 1) est un nombre transcendant.

Développements en série

Séries alternées

La valeur numérique de ln 2 peut s'obtenir avec la fameuse « série harmonique alternée » :

Sa convergence lente la rend d'un intérêt peu pratique, mais on peut construire des formules plus efficaces :

Séries monotones

Autres développements en série

(sommes des inverses des nombres décagonaux).
en utilisant

Développements impliquant la fonction zêta de Riemann

.

(ici γ est la constante d'Euler-Mascheroni et ζ la fonction zêta de Riemann).

Développements issus du développement en série entière du logarithme au voisinage de 1

Ce développement du logarithme népérien (ou naturel) s'écrit : , valable pour .

Il donne , valable pour .

On obtient :

pour dans (1),
pour dans (1),
pour dans (2).

En écrivant on obtient :

En écrivant on obtient :

En écrivant on obtient :

Développements de type BBP

Une formule de calcul de ln 2 se déduit de la démonstration de la formule BBP :

Représentations intégrales

Le logarithme népérien (ou naturel) de 2 apparaît fréquemment à la suite d'une intégration. Par exemple :


Autres représentations

Développement en série d'Engel :

, voir OEISA059180.

Développement en série de Pierce (analogue au développement d'Engel, mais avec des signes alternés) :

, voir OEISA091846.

Développement en cotangente continue de Lehmer :

, voir OEISA081785.

Développement en fraction continue simple :

voir OEISA016730,

ce qui donne des approximations rationnelles, dont les premières sont 0, 1, 2/3, 7/10, 9/13 et 61/88.

Il existe aussi un développement en fraction continue généralisée[1] :

,
également exprimable sous la forme

Décimales connues

Ci-dessous est présenté un tableau des enregistrements récents pour le calcul des décimales de ln 2 . Depuis décembre 2018, il a été calculé plus de décimales que pour tout autre logarithme népérien[2],[3] d'un entier naturel, à l'exception de celui de 1.

Date Nom Nombre de décimales
7 janvier 2009 A. Yee et R. Chan 15 500 000 000
4 février 2009 A. Yee et R. Chan 31 026 000 000
21 février 2011 Alexandre Yee 50 000 000 050
14 mai 2011 Shigeru Kondo 100 000 000 000
28 février 2014 Shigeru Kondo 200 000 000 050
12 juillet 2015 Ron Watkins 250 000 000 000
30 janvier 2016 Ron Watkins 350 000 000 000
18 avril 2016 Ron Watkins 500 000 000 000
10 décembre 2018 Michael Kwok 600 000 000 000
26 avril 2019 Jacob Riffee 1 000 000 000 000
19 août 2020 Seungmin Kim[4],[5] 1 200 000 000 100
9 septembre 2021 William Echols[6],[7] 1 500 000 000 000

Articles connexes

  • Règle des 72, article dans lequel ln 2 figure en bonne place
  • Demi-vie, article dans lequel ln 2 figure en bonne place

Notes et références

  1. Borwein, Crandall et Free, « On the Ramanujan AGM Fraction, I: The Real-Parameter Case », Exper. Math., vol. 13,‎ , p. 278–280 (DOI 10.1080/10586458.2004.10504540, S2CID 17758274, lire en ligne)
  2. « y-cruncher », numberworld.org (consulté le )
  3. « Natural log of 2 », numberworld.org (consulté le ).
  4. « Records set by y-cruncher » [archive du ] (consulté le )
  5. « Natural logarithm of 2 (Log(2)) world record by Seungmin Kim », (consulté le ).
  6. « Records set by y-cruncher » (consulté le ).
  7. « Natural Log of 2 - William Echols » (consulté le ).

Bibliographie