K市の人口の推移に関する問題で、5年前の人口、現在の人口、増加率が与えられ、9年後の人口を求め、その範囲を求める問題です。

応用数学人口推移対数指数関数近似計算
2025/7/25

1. 問題の内容

K市の人口の推移に関する問題で、5年前の人口、現在の人口、増加率が与えられ、9年後の人口を求め、その範囲を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、現在の人口を yy とすると、y=105×r5y = 10^5 \times r^5 と表せることから、r5=1.38r^5 = 1.38 である。
したがって、r=(1.38)15r = (1.38)^{\frac{1}{5}} である。
y=105r9y = 10^5 r^9 を計算する。
y=105(1.38)95y = 10^5 (1.38)^{\frac{9}{5}}
両辺の常用対数をとると、
log10y=log10(105(1.38)95)\log_{10}y = \log_{10} (10^5 (1.38)^{\frac{9}{5}})
log10y=log10105+log10(1.38)95\log_{10}y = \log_{10} 10^5 + \log_{10} (1.38)^{\frac{9}{5}}
log10y=5+95log101.38\log_{10}y = 5 + \frac{9}{5} \log_{10} 1.38
また
log10ylog10(1.38×105)=log101.38×105\log_{10}y - \log_{10} (1.38 \times 10^5) = \log_{10} 1.38 \times 10^5
log10y=log101.38+5\log_{10}y = \log_{10} 1.38 + 5
したがって、
log10r9=95log101.38\log_{10}r^9 = \frac{9}{5} \log_{10} 1.38
105r9=105×(1.38)9/5=105e(9/5)ln(1.38)10^5r^9 = 10^5 \times (1.38)^{9/5} = 10^5 e^{(9/5) \ln(1.38)}
log101.380.14\log_{10} 1.38 \approx 0.14
log10y=5+95×0.14=5+1.8×0.14=5+0.252=5.252\log_{10} y = 5 + \frac{9}{5} \times 0.14 = 5 + 1.8 \times 0.14 = 5 + 0.252 = 5.252
y=105.252=100.252×105y = 10^{5.252} = 10^{0.252} \times 10^5
100.2521.7861.7910^{0.252} \approx 1.786 \approx 1.79
y1.79×105=179000y \approx 1.79 \times 10^5 = 179000
y=105×(1.38)95=105×1.786y=10^5\times (1.38)^{\frac{9}{5}} = 10^5 \times 1.786
なので、y178600y \approx 178600
現在の人口は138000であるため、9年後の人口は、280000以上290000未満
ソ:5
タ:9/5
チ:5
ツ: 9/5 log10(1.38)
テ:7

3. 最終的な答え

ソ:5
タ:9/5
チ:5
ツ:9/5 log10(1.38)
テ:210000以上220000未満

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