某大学の入試問題です。よろしくお願いします。
問. 次のことを証明しなさい。
(1)lo\(g_{10}\) 2は無理数である
(2)lo\(g_{10}\) 2 > \(\frac{3}{10}\)
(3)自然数mに対して, 1\(0^{m}\) < \(2^{n}\) < 10^(m+1) を満たす自然数nは4個以下である。
★希望★完全解答★
某大学の入試問題です。よろしくお願いします。
問. 次のことを証明しなさい。
(1)lo\(g_{10}\) 2は無理数である
(2)lo\(g_{10}\) 2 > \(\frac{3}{10}\)
(3)自然数mに対して, 1\(0^{m}\) < \(2^{n}\) < 10^(m+1) を満たす自然数nは4個以下である。
★希望★完全解答★
(1)
lo\(g_{10}\) 2が有理数と仮定する。
lo\(g_{10}\) 2=\(\frac{n}{m}\) (nとmは自然数)と書ける。
10^(\(\frac{n}{m}\))=2だから
1\(0^{n}\)=\(2^{m}\)となる
1\(0^{n}\)は5で割り切れるのに、\(2^{m}\)は5では割り切れないから不合理
したがって、lo\(g_{10}\) 2は無理数である。
(2)
10^(10*lo\(g_{10}\) 2)={10^(lo\(g_{10}\) 2)}^10=\(2^{10}\)=1024>1000=1\(0^{3}\)となるから、
10*lo\(g_{10}\) 2>3
したがって、lo\(g_{10}\) 2>\(\frac{3}{10}\)
(3)
1\(0^{m}\) < \(2^{n}\) < 10^(m+1)
logをとると
m<n*lo\(g_{10}\) 2<m+1
m/(lo\(g_{10}\) 2)<n<m/(lo\(g_{10}\) 2)+1/(lo\(g_{10}\) 2)<m/(lo\(g_{10}\) 2)+\(\frac{10}{3}\)<m/(lo\(g_{10}\) 2)+4
したがって、
1\(0^{m}\) < \(2^{n}\) < 10^(m+1) を満たす自然数nは4個以下であることが示された。