集合 $A$ が与えられており、$A = \{x | x \text{ は正の整数で, } x \text{ の逆数の2乗は0.0625より大きい} \}$ と定義されています。この集合 $A$ の要素の個数 $n(A)$ を求める問題です。また、$0.0625 = (0.25)^2$ というヒントが与えられています。

代数学集合不等式数の性質
2025/6/29

1. 問題の内容

集合 AA が与えられており、A={xx は正の整数で, x の逆数の2乗は0.0625より大きい}A = \{x | x \text{ は正の整数で, } x \text{ の逆数の2乗は0.0625より大きい} \} と定義されています。この集合 AA の要素の個数 n(A)n(A) を求める問題です。また、0.0625=(0.25)20.0625 = (0.25)^2 というヒントが与えられています。

2. 解き方の手順

まず、xx の逆数の2乗が 0.06250.0625 より大きいという条件を数式で表します。
xx の逆数は 1x\frac{1}{x} なので、その2乗は (1x)2(\frac{1}{x})^2 です。
したがって、条件は次のようになります。
(1x)2>0.0625(\frac{1}{x})^2 > 0.0625
ヒントより、0.0625=(0.25)2=(14)20.0625 = (0.25)^2 = (\frac{1}{4})^2 なので、不等式は次のようになります。
(1x)2>(14)2(\frac{1}{x})^2 > (\frac{1}{4})^2
両辺の平方根を取ると、
1x>14\frac{1}{x} > \frac{1}{4}
両辺の逆数を取ると、x<4x < 4 となります。(正の数の逆数を取るので不等号の向きが変わります。)
xx は正の整数なので、xx1,2,31, 2, 3 のいずれかです。
したがって、A={1,2,3}A = \{1, 2, 3\} となります。
n(A)n(A) は集合 AA の要素の個数なので、n(A)=3n(A) = 3 です。

3. 最終的な答え

n(A)=3n(A) = 3

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