共通テスト(数学) 過去問
令和6年度(2024年度)追・試験
問62 (数学Ⅱ・数学B(第1問) 問8)

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問題

共通テスト(数学)試験 令和6年度(2024年度)追・試験 問62(数学Ⅱ・数学B(第1問) 問8) (訂正依頼・報告はこちら)

(2)底が異なる二つの対数について、それらの和と積の大小関係を考えよう。

(ⅰ)x>0とし
f(x)=log2x+log3x
g(x)=(log2x)・(log3x)
とおく。不等式
f(x)>g(x)  ・・・・・①
を満たすxの値の範囲を調べる。

f(x)とg(x)を、それぞれ2を底とする対数を用いて表すと
f(x)=Alog2x,g(x)=B(log2x)2
となる。ここで
A=( エ )、B=( オ )
である。
X=log2xとおくと、Xのとり得る値の範囲は実数全体である。
Xについての不等式AX>BX2を満たすXの値の範囲は
( カ )<X<( キ )
である。
よって、①を満たすxの値の範囲は
( ク )<x<( ケ )
である。

(ⅱ)x>0とし
F(x)=log(1/2)x+log(1/3)x
G(x)=(log(1/2)x)・(log(1/3)x)
とおく。不等式
F(x)>G(x)  ・・・・・②
を満たすxの値の範囲を調べる。

(1)と同様に考えると、log(1/2)xは2を底とする対数を用いて( コ )と表せる。また、log(1/3)xも3を底とする対数を用いて表すことができる。
このことから、f(x)とg(x)を(ⅰ)で定めた関数とするとき、F(x)とG(x)をそれぞれf(x)またはg(x)を用いて表すと
F(x)=( サ )、G(x)=( シ )
となる。よって、②を満たすxの値の範囲は
( ス )/( セ )<x<( ソ )
であることがわかる。

( コ )にあてはまるものを1つ選べ。
  • log2x
  • −log2x
  • (1/2)log2x
  • −(1/2log2x)
  • 1/log2x
  • −log22x

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この過去問の解説 (3件)

01

底の変換公式により、
log(1/2)x =(log2x)/(log21/2)
= - log2x

 

「-log2x」の選択肢が設問(コ)の解答となります。

選択肢1. log2x

この選択肢は正しくありません。

正しくは、負の数にして -log2x となります。

選択肢2. −log2x

log21/2 = -1 である事から、
log(1/2)x =(log2x)/(log21/2)
= -log2x となります。

まとめ

底の変換公式と、2-1 = 1/2 である事を使います。
後者は重要な計算ですので覚えておきましょう。
底の変換公式も覚えておく事が望ましいですが、
この大問では設問(ア)~(ウ)で導出できるようになっています。

 

設問(エ)のまとめより

対数の底を p から q に変換する公式は logpa = (logqa)/(logqp) です。

この公式を本設問では使用します。
できれば覚えておきたい公式ですが、
この大問では設問(ア)~(ウ)から導出する事もできます。

 

設問(ウ)

前問(イ)より、log2x = t・(log23) であり、
問題文より t = log3x であるので、
log3x = (log2x)/(log23) です。

 

設問(イ)

底の変換公式の途中経過を考えます。
前問(ア)より、x = 3t です。これを2u の形に直すには、
「2 を何乗すると 3 になるか」の値が必要となります。
すなわち log23 の値が必要となります。


x = 3t = {2(log23)}t= 2t・(log23) と表せます。
この関係式は、
log2x = t・(log23) と表せます。

 

設問(ア)

t = log3x の意味は「3をt乗するとxになる」という事なので、
3t = x となります。

「x = 3t」の選択肢が設問(ア)の解答となります。

 

設問(ア)のまとめより

t = log3x の 3 を「底(てい)」、x を「真数」(> 0)、
t を「(3を底とする x の) 対数」とそれぞれ呼びます。
上記解説のように、底を何乗すると真数になるかが対数の値となります。
例えば「3を3乗するとxになる」のであれば log3x = 3 であり、x = 27 です。
慣れないうちは具体的な値で考えて対数の式に慣れましょう。

参考になった数0

02

底の変換公式を使います。a、b、cは正の数で、a≠1、b≠1、c≠1とすると下記の式が成り立ちます。

logab=logcb/logca

log(1/2)xの底を2に変換します。

log(1/2)x=log2x/(log21/2)

      =log2x/(log22-1)

      =log2x/(−1)

      =−log2x

選択肢2. −log2x

正解の選択肢です。

参考になった数0

03

f(x)

=log2x+log3x

=log2x+log2x/log23

=(1+1/log23)log2x

従って

A=1+1/log23

となります。

 

g(x)

=(log2x)・(log3x)

=(log2x)・(log2x/log23)

=1/log23・(log2x)2

従って

B=1/log23

となります。

 

AX>BX2

↔BX2-AX<0

↔BX(X-A/B)<0

ここでA>0、B>0なので

0<X<A/B

↔0<X<(1+1/log23)/(1/log23)

0<X<log23+1

となります。

 

0<X<log23+1

↔0<log2x<log23+1

log21<log2x<log2(3・2)

1<x<6

となります。


log(1/2)x

=log2x/log2(1/2)

=-log2x

となります。

選択肢2. −log2x

正解です。

まとめ

前問同様の誘導もあるので、うまく乗っていくことがpointです。

参考になった数0