問題文は、細胞の大きさと数に関する記述であり、以下の3つの問いに答える必要があります。 (1) 文章中の記号(ア)に最も適切な単位を、与えられた選択肢から選びます。 (2) 文章中の記号(イ)に当てはまる数値を求めます。 (3) 大腸菌に関する情報をもとに、ヒトの腸内に存在する大腸菌の総数を計算し、その個数がヒトの体細胞数(イ)と比較して多いか少ないかを答えます。

応用数学体積指数単位変換概算
2025/5/13

1. 問題の内容

問題文は、細胞の大きさと数に関する記述であり、以下の3つの問いに答える必要があります。
(1) 文章中の記号(ア)に最も適切な単位を、与えられた選択肢から選びます。
(2) 文章中の記号(イ)に当てはまる数値を求めます。
(3) 大腸菌に関する情報をもとに、ヒトの腸内に存在する大腸菌の総数を計算し、その個数がヒトの体細胞数(イ)と比較して多いか少ないかを答えます。

2. 解き方の手順

(1) (ア)の単位を決定する
大腸菌の直径は 1μm1 \mu m程度の大きさなので、(ア)に当てはまる単位はμm\mu mです。
ヒトの細胞の大きさは 10μm10 \mu m程度です。
(2) (イ)に入る数字を求める
ヒトの体重は 60kg60 kgであり、細胞の比重は1なので、ヒトの体積は60kg=60000g=60000cm360 kg = 60000 g = 60000 cm^3です。
細胞は一辺が 10μm=10×104cm=103cm10 \mu m = 10 \times 10^{-4} cm = 10^{-3} cmの立方体なので、一つの細胞の体積は(103cm)3=109cm3(10^{-3} cm)^3 = 10^{-9} cm^3です。
したがって、ヒトの体の中の細胞数は、
60000cm3109cm3=6×1013\frac{60000 cm^3}{10^{-9} cm^3} = 6 \times 10^{13}個となります。
(3) 大腸菌の総数を計算する
大腸菌は一辺が1μm=104cm1 \mu m = 10^{-4} cmの立方体なので、一つの大腸菌の体積は(104cm)3=1012cm3(10^{-4} cm)^3 = 10^{-12} cm^3です。
ヒトの腸の中に2kg=2000g=2000cm32 kg = 2000 g = 2000 cm^3の大腸菌が存在するので、大腸菌の総数は2000cm31012cm3=2×1015\frac{2000 cm^3}{10^{-12} cm^3} = 2 \times 10^{15}個となります。
2×10152 \times 10^{15}個は6×10136 \times 10^{13}個よりも多いです。

3. 最終的な答え

(1) (ア): ④μm\mu m
(2) (イ): 6×10136 \times 10^{13}
(3) 大腸菌の総数: 2×10152 \times 10^{15}個、ヒトの細胞数よりも多い。

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