対数不等式の問題

■問題

次の対数不等式を解け

log 3 9⋅ log 1 3 4≦ log 9 x≦ log 1 3 4+ log 3 2

■答

1 256 ≦x≦ 1 4

■解説

log 3 9 log 1 3 4 ≦ log 9 x ≦ log 1 3 4+ log 3 2

底の変換公式を用いて,底を3 にそろえる.その後,対数計算の基本を利用して式を簡単にする.

ここで

log 3 9 = log 3 3 2 =2 log 3 3 =2

log 1 3 4 = log 3 4 log 3 1 3 =− log 3 4 = log 3 1 4

log 9 x = log 3 x log 3 9 = 1 2 log 3 x

よって

2 log 3 4 log 3 1 3 ≦ log 3 x log 3 9 ≦ log 3 4 log 3 1 3 + log 3 2

2( − log 3 4 ) ≦ 1 2 log 3 x ≦− log 3 4+ log 3 2

さらに,ここで

2( − log 3 4 ) = 2 log 3 1 4 = log 3 ( 1 4 ) 2 = log 3 1 16

− log 3 4+ log 3 2 = log 3 1 4 + log 3 2 = log 3 1 2

= 1 2 log 3 x = log 3 x 1 2 = log 3 x

よって

2 log 3 1 4 ≦ log 3 x 1 2 ≦ log 3 1 4 + log 3 2

log 3 1 16 ≦ log 3 x ≦ log 3 1 2

底が3で1 より大きい.よって,真数の大小関係は以下のようになる.

1 16 ≦ x ≦ 1 2

1 256 ≦x ≦ 1 4

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作成:学生スタッフ

最終更新日: 2026年10月6日