関数 $y = \log_2{x}$ について、$\frac{1}{4} < x \le 2\sqrt{2}$ の範囲における $y$ の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
2025/7/31

1. 問題の内容

関数 y=log2xy = \log_2{x} について、14<x22\frac{1}{4} < x \le 2\sqrt{2} の範囲における yy の値域を求める問題です。

2. 解き方の手順

対数関数 y=log2xy = \log_2{x} は底が2であり、2 > 1 であるため、単調増加関数です。したがって、xx が増加すると yy も増加します。
xx の範囲は 14<x22\frac{1}{4} < x \le 2\sqrt{2} なので、それぞれの端点の yy の値を計算します。
まず、x=14x = \frac{1}{4} のときの yy の値を求めます。
y=log214=log222=2y = \log_2{\frac{1}{4}} = \log_2{2^{-2}} = -2
次に、x=22x = 2\sqrt{2} のときの yy の値を求めます。
22=2212=2322\sqrt{2} = 2 \cdot 2^{\frac{1}{2}} = 2^{\frac{3}{2}}
y=log222=log2232=32y = \log_2{2\sqrt{2}} = \log_2{2^{\frac{3}{2}}} = \frac{3}{2}
xx の範囲が 14<x22\frac{1}{4} < x \le 2\sqrt{2} であるため、yy の範囲は 2<y32-2 < y \le \frac{3}{2} となります。

3. 最終的な答え

2<y32-2 < y \le \frac{3}{2}

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