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切り捨て御免!
難易度:
★★
nn)/
2009/08/10 18:08
小中学生の方はごめんなさい.対数の問題です.検索したところ既出ではないようです.
任意の実数 x ≧ 1 について, [log
a
[x]] = [log
a
x] が成り立つとき,
対数の底である実数 a > 1 が満たす必要十分条件を求めてください.
ただし,[x] はガウス記号で,x を越えない最大の整数を表します.
たとえば, [2.9] = 2, [-2.9] = -3 です.
【
a は整数である.
>>3
に証明があります.
】
回答募集は終了しました。
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No.1
答え:「aは2以上の自然数」
以下考察です。
(囁き欄では下付き文字とか使えないので、対数の底をaで固定して表記は省略します)
aが整数でないとき、[a]=kとするとk<a<k+1である。
aが整数でないのでk≦aではなく、左側の不等号において等号は成立しない。
(a>1よりkは自然数である)
x≧1の任意の実数xについて問題文の条件が成立するので、x=a(>1)についても条件を満たす必要がある。
このとき
1≦[x]=[a]=k<a=x
の関係を満たしている。
ここで各辺について底a(a>1)の対数をとると
0≦log[x]<1=log(x)
したがって[log(x)]=1であり、[log[x]]=0であるから
[log[x]]≠[log(x)]
となって成立しない。
ゆえに「aが整数」、すなわちa>1ゆえ「aが2以上の自然数」であることが必要条件である。
逆にaが2以上の自然数のとき。
任意の実数xについて、[log(x)]=mとすると
m≦log(x)<m+1
と表せる。
(mは非負整数)
底a>1ゆえ真数についても大小関係はそのままで
a^m≦x<a^(m+1)(@)
である。
ガウス記号の性質から、x≦yあるいはx<yのとき[x]≦[y]であるので、[a^m]≦[x](A)。
さらに[x]≦x(B)である。
ここでaが整数ゆえ、a^mも整数になるから、[a^m]=a^mであって、Aからa^m≦[x]が成り立つ(C)。
したがって@、B、Cより
a^m≦[x]≦x<a^(m+1)
となるから、各辺底a(>1)の対数をとると大小関係はそのままで
m≦log[x]≦log(x)<m+1
になる。
したがって[log[x]]=[log(x)]=mとなって問題で与えられた条件を満たす。
すなわち求める必要十分条件は「aが2以上の自然数」である。
ボムボム
2009/08/11 17:14
たぶんこんな答えになると思うのですが
nn)/
その通りです.
理由も完璧で,私の用意したものより,かなり丁寧に書かれています.
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No.2
nn)/
2009/08/20 14:15
投稿が1つしかないので,2つヒントを出します.
(1) log
a
x が整数になるのは,x がどういう場合でしょうか?
(2) x = a のとき,両辺はどうなるでしょうか?
期限までに投稿がありませんでしたので,以下に答を公開します.
>>1
にある
ボムボム
さんの解答も参考にしてください.
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No.3
nn)/
2009/08/30 18:36
等式 [log
a
[x]] = [log
a
x] (ただし,a > 1, x ≧ 1) を (A) と表すと,
(A) が成立する必要十分条件は a が2以上の整数であることである.
証明
(1) a > 1 を整数でないとする.
すると,1 ≦ [a] < a であり, 0 ≦ log
a
[a] < log
a
a = 1 であるから,
[log
a
[a]] = 0, [log
a
a] = 1 より, x = a のとき (A) が成立しない.
よって, a が整数であることは,(A) が成立するための必要条件である.
(2) a を2以上の整数とする.
a が整数であれば x = a
k
(k は任意の非負整数) も整数であるから,
a
k
≦ x < a
k+1
のとき,a
k
≦ [x] < a
k+1
である.
よって,[log
a
[x]] = [log
a
x] = k より, (A) が成立する.
全ての k ≧ 0 について,上が成立するから,任意の x ≧ 1 について (A) が成り立つ.
つまり,a が整数であることは,(A) が成立するための十分条件でもある.
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No.4
nn)/
2009/09/03 18:21
☆☆☆☆☆☆ ではロックします ☆☆☆☆☆☆
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ボムボム
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