方程式 $2^x - 3x = 0$ が、区間 $3 < x < 4$ に少なくとも1つの実数解を持つことを示す問題です。

解析学方程式実数解中間値の定理指数関数
2025/7/9

1. 問題の内容

方程式 2x3x=02^x - 3x = 0 が、区間 3<x<43 < x < 4 に少なくとも1つの実数解を持つことを示す問題です。

2. 解き方の手順

中間値の定理を利用します。
(1) 関数 f(x)=2x3xf(x) = 2^x - 3x を定義します。
(2) f(x)f(x) が連続関数であることを確認します。(2x2^x3x3x は連続関数なので、f(x)f(x) も連続関数です。)
(3) f(3)f(3)f(4)f(4) の値を計算します。
f(3)=233×3=89=1f(3) = 2^3 - 3 \times 3 = 8 - 9 = -1
f(4)=243×4=1612=4f(4) = 2^4 - 3 \times 4 = 16 - 12 = 4
(4) f(3)<0f(3) < 0 かつ f(4)>0f(4) > 0 なので、中間値の定理より、ある c(3,4)c \in (3, 4) が存在して、f(c)=0f(c) = 0 となります。
つまり、区間 (3,4)(3, 4) に方程式 2x3x=02^x - 3x = 0 の実数解が少なくとも1つ存在することが示されました。

3. 最終的な答え

方程式 2x3x=02^x - 3x = 0 は、3<x<43 < x < 4 の範囲に少なくとも1つの実数解を持つ。

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