大学入学共通テスト 2023年(令和5年) 追試 数学ⅡB 第1問 [2] 解説
(1)
まず、$\log_{10}285$,$\log_{10}368$の値をそれぞれ求める。
$\log_{10}N_{1}=\log_{10}285$
は
$$
\begin{align}
\log_{10}N_{1}&=\log_{10}(2.85\times 10^{2})\\
&=\log_{10}2.85+2\log_{10}10
\end{align}
$$
と変形できる。
さらに、問題文から$\log_{10}2.85=0.4548$なので、
$$
\begin{align}
\log_{10}N_{1}&=0.4548+2\\
&=2.4548
\end{align}
$$
である。
解答ネ:2
これを小数第4位で四捨五入すると$p_{1}$なので、
$p_{1}=2.455$
だ。
同様に、
$$
\begin{align}
\log_{10}N_{2}&=\log_{10}368\\
&=\log_{10}(3.68\times 10^{2})\\
&=\log_{10}3.68+2\log_{10}10
\end{align}
$$
だけど、常用対数表から$\log_{10}3.68=0.5658$なので、
$$
\begin{align}
\log_{10}N_{2} &=0.5658+2\\
&=2.5658
\end{align}
$$
これを小数第4位で四捨五入して、
$p_{2}=2.566$
である。
解答ノ:2, ハ:5, ヒ:6, フ:6
さらに、点$\left(x,\ \log_{10}N\right)$が座標平面上の直線
$y=k(x-22)+p_{1}$①
上にあるときを考える。
$\left(x,\ \log_{10}N\right)$を①式に代入すると
$\log_{10}N=k(x-22)+p_{1}$式A
と表せる。
$x$と$N$の関係式が出来たけど、これは解答群にない。
なので、ちょっと変形しないといけない。
ここで、指数と対数の関係を復習しておくと、
復習
$0 \lt a$,$a\neq 1$,$0 \lt b$ のとき、
$\log_{a}b=c\ \Leftrightarrow\ a^{c}=b$
だった。
復習より、式Aは
$N=10^{k(x-22)+p_{1}}$式B
となって、解答群にある形になった。
解答ヘ:2
別解
式Aを変形するには、次のような方法もある。
$\log_{10}10=1$
だから、式Aの右辺に$\log_{10}10$をかけても等式は成り立つ。
よって
$$
\begin{align}
\log_{10}N&=\{k(x-22)+p_{1}\}\log_{10}10\\
&=\log_{10}10^{k(x-22)+p_{1}}
\end{align}
$$
とかけるから、
$N=10^{k(x-22)+p_{1}}$式B
である。
解答ヘ:2
(2)
次は、$x=32$のときの、関係式ヘ、つまり式Bを満たす$N$の範囲だ。
式Bに含まれる文字のうち、$k$の値がまだ分かってない。
なので、$k$を求めることからはじめよう。
問題文より
$k=\dfrac{p_{2}-p_{1}}{25-22}$
だった。
これに$p_{1}$,$p_{2}$の値を代入すると、$k$の値は
$$
\begin{align}
k&=\dfrac{2.566-2.455}{25-22}\\
&=\dfrac{0.111}{3}
\end{align}
$$
である。
これと$p_{1}$の値と$x=32$を式Bに代入すると
途中式
$$
\begin{align}
N&=10^{\tfrac{0.111}{3}\cdot(32-22)+2.455}\\
&=10^{\tfrac{1.11}{3}+2.455}\\
&=10^{0.37+2.455}
\end{align}
$$
より
となる。
この
$N=10^{2.825}$
の値が含まれる範囲を問われているわけだ。
これはさらに
$$
\begin{align}
N&=10^{2+0.825}\\
&=10^{0.825}\times 10^{2}
\end{align}
$$
$\phantom{ N } =10^{0.825}\times 100$式C
とかけるから、
$10^{0.825}$
の値を求めれば、答えが分かる。
ここで、
$10^{0.825}=A$
とおくと、復習から
$\log_{10}A=0.825$
と表せる。
ここで、常用対数表を見ると
$\log_{10}6.67=0.8241$(四捨五入して$0.824$)
$\log_{10}6.68=0.8248$(四捨五入して$0.825$)
$\log_{10}6.69=0.8254$(四捨五入して$0.825$)
$\log_{10}6.70=0.8261$(四捨五入して$0.826$)
となっているので、
$\log_{10}6.67 \lt \log_{10}A \lt \log_{10}6.70$
であることが分かる。
底の$10$は$1$より大きいので、これはさらに
$6.67 \lt A \lt 6.70$
となり、$A$をもとにもどすと
$6.67 \lt 10^{0.825} \lt 6.70$式D
と変形できる。
これを式Cの形にする。
式Dの3辺を$100$倍すると
$667 \lt 10^{0.825}\times 100 \lt 670$
なので、式Cを代入すると、求める$N$の範囲は
$667 \lt N \lt 670$
であることが分かる。
これにあてはまるのは、解答群の
5
である。
解答ホ:5