不等式 $(\frac{1}{3})^n < 0.001$ を満たす最小の整数 $n$ を求める問題です。ただし、$\log_{10}2 = 0.3010$、$\log_{10}3 = 0.4771$ とします。

代数学不等式対数指数常用対数不等式の解法
2025/7/31

1. 問題の内容

不等式 (13)n<0.001(\frac{1}{3})^n < 0.001 を満たす最小の整数 nn を求める問題です。ただし、log102=0.3010\log_{10}2 = 0.3010log103=0.4771\log_{10}3 = 0.4771 とします。

2. 解き方の手順

まず、与えられた不等式の両辺の常用対数をとります。
log10(13)n<log100.001\log_{10}(\frac{1}{3})^n < \log_{10}0.001
対数の性質より、
nlog10(13)<log10103n \log_{10}(\frac{1}{3}) < \log_{10}10^{-3}
nlog1031<3n \log_{10}3^{-1} < -3
nlog103<3-n \log_{10}3 < -3
両辺を 1-1 で割ると不等号の向きが変わります。
nlog103>3n \log_{10}3 > 3
ここで、与えられた log103=0.4771\log_{10}3 = 0.4771 を代入します。
n(0.4771)>3n(0.4771) > 3
両辺を 0.47710.4771 で割ると、
n>30.4771n > \frac{3}{0.4771}
n>6.2879...n > 6.2879...
nn は整数なので、これを満たす最小の整数は 77 です。

3. 最終的な答え

7

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