地震のマグニチュード $M$ と地震のエネルギー $E$ の関係式が $log_{10}E - 6.3 = \frac{3}{2}(M-1)$ で与えられています。このとき、$E$ が6.3倍になると、$M$ が1増えるかどうかを問う問題です。

応用数学対数指数物理地震エネルギーマグニチュード数式処理
2025/4/13

1. 問題の内容

地震のマグニチュード MM と地震のエネルギー EE の関係式が log10E6.3=32(M1)log_{10}E - 6.3 = \frac{3}{2}(M-1) で与えられています。このとき、EE が6.3倍になると、MM が1増えるかどうかを問う問題です。

2. 解き方の手順

まず、与えられた式を変形して、EEMM の関数として表します。
log10E6.3=32(M1)log_{10}E - 6.3 = \frac{3}{2}(M-1)
log10E=32(M1)+6.3log_{10}E = \frac{3}{2}(M-1) + 6.3
E=1032(M1)+6.3E = 10^{\frac{3}{2}(M-1) + 6.3}
次に、EE が6.3倍になったときの MM の変化を調べます。EE6.3E6.3E になったとき、MMMM' になったとすると、
6.3E=1032(M1)+6.36.3E = 10^{\frac{3}{2}(M'-1) + 6.3}
E=1032(M1)+6.3E = 10^{\frac{3}{2}(M-1) + 6.3} より、
6.3×1032(M1)+6.3=1032(M1)+6.36.3 \times 10^{\frac{3}{2}(M-1) + 6.3} = 10^{\frac{3}{2}(M'-1) + 6.3}
両辺の常用対数を取ると、
log106.3+32(M1)+6.3=32(M1)+6.3log_{10}6.3 + \frac{3}{2}(M-1) + 6.3 = \frac{3}{2}(M'-1) + 6.3
log106.3+32(M1)=32(M1)log_{10}6.3 + \frac{3}{2}(M-1) = \frac{3}{2}(M'-1)
32(M1)32(M1)=log106.3\frac{3}{2}(M'-1) - \frac{3}{2}(M-1) = log_{10}6.3
32(MM)=log106.3\frac{3}{2}(M'-M) = log_{10}6.3
MM=23log106.3M'-M = \frac{2}{3}log_{10}6.3
ここで、log106.30.7993log_{10}6.3 \approx 0.7993 なので、
MM23×0.79930.5329M'-M \approx \frac{2}{3} \times 0.7993 \approx 0.5329
したがって、EE が6.3倍になると、MM は約0.53増えます。

3. 最終的な答え

いいえ、EE が6.3倍になっても、MM は1増えません。MM は約0.53増えます。

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