$(\frac{5}{12})^{20}$ を小数で表したとき、小数第何位に初めて0でない数字が現れるかを求める問題です。ただし、$\log_{10} 2 = 0.3010$ および $\log_{10} 3 = 0.4771$ が与えられています。

解析学対数常用対数桁数不等式
2025/6/22

1. 問題の内容

(512)20(\frac{5}{12})^{20} を小数で表したとき、小数第何位に初めて0でない数字が現れるかを求める問題です。ただし、log102=0.3010\log_{10} 2 = 0.3010 および log103=0.4771\log_{10} 3 = 0.4771 が与えられています。

2. 解き方の手順

まず、A=(512)20A = (\frac{5}{12})^{20} とおきます。両辺の常用対数をとると、
log10A=log10(512)20\log_{10} A = \log_{10} (\frac{5}{12})^{20}
log10A=20log10(512)\log_{10} A = 20 \log_{10} (\frac{5}{12})
log10A=20(log105log1012)\log_{10} A = 20 (\log_{10} 5 - \log_{10} 12)
ここで、log105=log10(102)=log1010log102=1log102=10.3010=0.6990\log_{10} 5 = \log_{10} (\frac{10}{2}) = \log_{10} 10 - \log_{10} 2 = 1 - \log_{10} 2 = 1 - 0.3010 = 0.6990
また、log1012=log10(223)=2log102+log103=2(0.3010)+0.4771=0.6020+0.4771=1.0791\log_{10} 12 = \log_{10} (2^2 \cdot 3) = 2 \log_{10} 2 + \log_{10} 3 = 2(0.3010) + 0.4771 = 0.6020 + 0.4771 = 1.0791
よって、
log10A=20(0.69901.0791)=20(0.3801)=7.602\log_{10} A = 20 (0.6990 - 1.0791) = 20 (-0.3801) = -7.602
ここで、log10A=7.602=8+0.398\log_{10} A = -7.602 = -8 + 0.398 と変形します。
この式から、A=108100.398A = 10^{-8} \cdot 10^{0.398} となります。
100.39810^{0.398}10010^010110^1 の間、すなわち 111010 の間の数です。
したがって、AA10810^{-8} のオーダーであり、小数第8位に初めて0でない数字が現れます。

3. 最終的な答え

小数第8位

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