リテラシーの有無が人生を分ける

指数と対数

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X(旧Twitter)で問題を見つけて、解いてみました。
2024年の東大の問題のようです。

以下の問いに答えよ。必要ならば、\( \ 0.3 \lt \log_{10}2 \lt 0.31 \ \) であることを用いてよい。
(1) \( \ 5^n \gt 10^{19} \ \) となる最小の自然数 \( \ n \ \) を求めよ。
(2) \( \ 5^m+4^m \gt 10^{19} \ \) となる最小の自然数 \( \ m \ \) を求めよ。

ただの計算問題

(1)は、式変形ができるかどうかをたしかめているだけですね。
東大の問題とのことでしたので、つまずく受験生はほぼいないと思います。
$$\begin{align}5^n \gt &10^{19} \\\\ \log_{10}5^n \gt &19 \\\\ n\left( \log_{10}\frac{10}{2}\right) \gt &19\\\\ n\left( 1-\log_{10}2\right) \gt &19 \\\\ {\rm{ここで、}}\\\\ 0.3 \lt &\log_{10}2 \lt 0.31 \quad {\rm{より}}\\\\ -0.31 \lt &-\log_{10}2 \lt -0.3\\\\ 1-0.31 \lt &1-\log_{10}2 \lt 1-0.3\\\\ 0.69 \lt &1-\log_{10}2 \lt 0.7\\\\ n \gt &\frac{19}{1-\log_{10}2}\\\\ n \gt& 27.\cdots\end{align}$$

求める \( \ n \ \) は\( \ 28 \ \)

同じアプローチはできない

しかし、(2)は、式変形でアプローチすると誤答になってしまいます。
私の式変形のやり方がおかしいのかもしれませんが、2度やって2度とも誤答が導き出されてしまいました。
そこで、これは、単なる式変形ではなくて、もっと別のアプローチがあるのではないかと考えました。

大学側が、受験生に問いたい、あるいはたしかめたいのは、
「そもそも論」に立ち返る発想を持ち合わせているかどうかではないかと考えました。

Lukia_74

Lukia

「そもそも\( \ 4^m \ \)は、\( \ 5^m \ \)にひけを取らないほど強いのか?」ということですね。

まだ計算できる範囲で、具体的に考えてみます。

$$m$$ $$4^m$$ $$5^m$$
$$1$$ $$4$$ $$5$$
$$2$$ $$16$$ $$25$$
$$3$$ $$64$$ $$125$$
$$4$$ $$256$$ $$625$$
$$\vdots$$  $$\vdots$$   $$\vdots$$
\( \ m=1 \ \)とか\( \ m=2 \ \)くらいまでは、
両者の差はそこまで大きくありませんが、
\( \ m=3 \ \)で、\( \ 5^3 \ \)は、\( \ 4^3 \ \) のほぼ倍となり、
\( \ m=4 \ \)で、\( \ 5^4=625 \ \),\( \ 4^4=256 \ \)と2倍強となっていますから、
この調子で行けば、ぐいぐいと差がついていくことは、感覚的にわかります。

ということは、\( \ m=28 \ \)のとき、\( \ 4^{28} \ \)がどのぐらい小さいのかを具体的に求めてみればよい。
あとは、計算によって数学的に\( \ 4^{28} \ \)が無視できることを示していけばよいことになるのです。

私なりの解答

与式において、\( \ 4^m \ \)の影響力はどの程度あるのかを考えてみる。
(1)で求めた\( \ n=28 \ \)を用いて、\( \ 4^{28} \ \)の大きさを考える。
\( \ 4^{28} \ \)の常用対数を取って、
\( \ 28\log_{10}4=56\log_{10}2 \ \)
ここで、 \( \ 0.3 \lt \log_{10}2 \lt 0.31 \ \) より
\( \ 16.8 \lt 56\log_{10}2 \lt 17.36 \ \)
\( \ 4^{28} \ \)は、\( \ 10^{19} \ \)よりはるかに小さいので、
\( \ m \ \)を求めるのに影響しない。
ゆえに求める最小の自然数\( \ m \ \)は\( \ 28 \ \)

 

感動した〜

(2)を解いたとき、
「なんてメッセージ性の強い問題なんだ!!」と感動しました。

大学側は、この問題を通じて、
「真理をつきつめる上で、情報の適切な取捨選択が行える?」とか
「複雑で情報過多、
いわゆる情報の玉石混交状態の現代社会において、
あなたはどう生きていくの?」と問いかけているように思えたからです。

「リテラシーの有無がこれからの人生を分けるよ」というメッセージを送り、

そういう認識を持っている人に来てもらいたいんでしょうね。

大学時代を思い出した

大学時代、中世の国語学演習で、
教授から、
「活字になっているから、とか、オーソリティが言っているから、という理由で、
書いてあることを鵜呑みにするな」と言われたのを思い起こしました。

そして、この教えを身に着けさせるべく、
おっそろしい量のデータ収集と、分析をさせられた、
もとい、データ収集と分析に励んだ日々も蘇ってきたのでした。(笑)

そして、ぼんやり思います。

今なら本文をデータとして入力して、検索をかければ、
一発でデータ収集できるし、分析や考察に時間をかけられるし、
なんなら、後輩たちにデータを引き継げて、演習内容が蓄積できるのになぁ。と。

こう考えるあたり、私はどちらかというと、理系人間になってしまったのでしょうね。


 

プロフィール

Author Profile
Lukia_74

元・再受験生、元塾講師、元高校非常勤講師。広島育ち。
中・高国語の教員免許を取得するも、塾講師時代は英語や数学ばかり教えていた。
思うところあって大学再受験を決意。理転し、数学Ⅲ、化学、生物を独習する。国立大学へ合格するも、2018年3月に再受験生生活にピリオドを打つ。
モットーは「自分の予定はキャンセルできても、生徒の予定はキャンセルできない」と「主婦(夫)こそ理系たれ」。
広島のお好み焼きとグレープフルーツが大好き。どっちかというと左党。楽しみはひとりカラオケ。
高校で教鞭を取った経験から、現在は「現代文」と「小論文」の指導力アップを目指し、自己研鑽中。最近は趣味として高校数学を解く。

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Posted by Lukia_74