関数 $y = \log_2 \sqrt{x}$ の $1/4 \le x \le 4$ における値域を求める問題です。

解析学対数関数値域単調増加関数
2025/7/26

1. 問題の内容

関数 y=log2xy = \log_2 \sqrt{x}1/4x41/4 \le x \le 4 における値域を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、与えられた関数の性質を調べます。
* y=log2xy = \log_2 \sqrt{x}y=log2x1/2y = \log_2 x^{1/2} と書き換えられます。
* 対数の性質から、y=12log2xy = \frac{1}{2} \log_2 x となります。
* 底が2(>1)である対数関数なので、y=12log2xy = \frac{1}{2} \log_2 x は単調増加関数です。
次に、xx の定義域の端点における yy の値を計算します。
x=14x = \frac{1}{4} のとき、
y=12log214=12log222=12(2)=1y = \frac{1}{2} \log_2 \frac{1}{4} = \frac{1}{2} \log_2 2^{-2} = \frac{1}{2} \cdot (-2) = -1
x=4x = 4 のとき、
y=12log24=12log222=122=1y = \frac{1}{2} \log_2 4 = \frac{1}{2} \log_2 2^2 = \frac{1}{2} \cdot 2 = 1
xx14x4\frac{1}{4} \le x \le 4 の範囲で変化するとき、yy は単調増加なので、最小値は x=14x = \frac{1}{4} のときの y=1y = -1 であり、最大値は x=4x = 4 のときの y=1y = 1 となります。
したがって、求める値域は 1y1-1 \le y \le 1 となります。

3. 最終的な答え

1y1-1 \le y \le 1

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