РУҚА
Тапсырмалар № 4, 8 · ЕГЭ

Двоичный логарифм

Что такое логарифм по основанию 2 и как он связан с длиной двоичного кода
2 мин чтенияҚиындық: Обновлено 29 қыркүйек 2026

Двоичный логарифм — это логарифм по основанию 2. В информатике он показывает, сколько двоичных разрядов нужно, чтобы закодировать один из заданного числа равновероятных вариантов.

Двоичный логарифмСлово «логарифм» происходит от греческих слов, связанных с отношением и числом; «двоичный» означает основанный на числе 2.
Двоичный логарифм числа \(x\) — это показатель степени \(y\), в которую нужно возвести 2, чтобы получить \(x\): \(\log_2 x=y\) тогда и только тогда, когда \(2^y=x\). Аргумент логарифма должен быть положительным: \(x>0\).

Формула в информатикаға

Если есть \(N\) равновероятных нұсқа, то количество информации в одном варианте вычисляют по формуле формулы количества информации. При использовании двоичного кода один разряд может иметь два значения — 0 или 1, поэтому число разрядов определяется двоичным логарифмом.

\[i=\log_2 N\]

Если \(N\) не является степенью двойки, для равномерного кода берут целое число разрядов, достаточное для кодирования всех вариантов: \(L=\lceil\log_2 N\rceil\). Здесь \(\lceil x\rceil\) означает округление вверх. Для \(N=2^k\) длина кода равна точно \(k\).

№
Пример

Нужно закодировать 8 равновероятных сообщений. Так как \(8=2^3\), получаем \(\log_2 8=3\). Значит, каждому сообщению можно поставить в соответствие трёхразрядный двоичный код: например, от 000 до 111.

!
Не путайте

Двоичный логарифм не равен обычному делению числа на 2. Например, \(\log_2 16=4\), потому что \(2^4=16\). Также не следует путать число нұсқа \(N\) с длиной кода: \(N\) нұсқа требуют \(\log_2 N\) разрядов только тогда, когда \(N\) — степень двойки; в остальных случаях нужна длина \(\lceil\log_2 N\rceil\).

Проверь себя

Сколько двоичных разрядов нужно для кодирования 32 равновероятных нұсқа?

Связь логарифма с количеством информации особенно важна при изучении количества информации при равновероятных событиях. Единицу, соответствующую одному двоичному разряду, называют битом.

Главное за минуту

Главное

  • \(\log_2 x\) — показатель степени, в которую нужно возвести 2, чтобы получить \(x\).
  • Для \(N\) равновероятных нұсқа информационная величина равна \(\log_2 N\).
  • Длина равномерного двоичного кода: \(L=\lceil\log_2 N\rceil\); если \(N=2^k\), то \(L=k\).