指数 2). 小数をもつ指数の便利な見方 (10の乗数のとき)

指数と対数

はじめに

指数の足し算、引き算、かけ算、わり算ついては以下に。。

今回は10の乗数を見た時

102.7 <- だいたい500ぐらい、、、
104.3 <- だいたい20,000ぐらいかな。。。

と指数表示でも、ざっくり元の値がイメージができるようになる。
(対数を見るときもおなじ感覚)

さて、

先にざっくりとかいておけば、指数の整数部分と小数部分に分けて見ればよい。たとえば、

102.6=100.6+2 =100.6x 102

とかけば、”100.6(≒ 3.9810・・・)を100倍(102倍)した値” である事がわかる。つまり、102.6 は 398.1ぐらい

桁数につかう整数部分は覚える必要はないので、数字のならびを示す小数部分の目途がたてば、元の値が大体わかる(この場合、100.6の数字の並び(100.6≒ 3.9810・・・))。

小数部分を含めた10の乗数が示す値の大きさを以下に。これが目途

\( \small 10^{0} ~~ =1.0・・・・( 10^\frac{0}{10}= \sqrt[10]{10^0} \) )
\( \small 10^{0.1}=1.2589・・・( 10^\frac{1}{10}= \sqrt[10]{10^1} \) )
\( \small 10^{0.2}=1.5849・・・( 10^\frac{2}{10}= \sqrt[10]{10^2} \) )
\( \small 10^{0.3}=1.9952・・・( 10^\frac{3}{10}= \sqrt[10]{10^3} \) )
\( \small 10^{0.4}=2.5119・・・( 10^\frac{4}{10}= \sqrt[10]{10^4} \) )
\( \small 10^{0.5}=3.1623・・・( 10^\frac{5}{10}= \sqrt[10]{10^5} \) )
\( \small 10^{0.6}=3.9811・・・( 10^\frac{6}{10}= \sqrt[10]{10^6} \) )
\( \small 10^{0.7}=5.0119・・・( 10^\frac{7}{10}= \sqrt[10]{10^7} \) )
\( \small 10^{0.8}=6.3096・・・( 10^\frac{8}{10}= \sqrt[10]{10^8} \) )
\( \small 10^{0.9}=7.9433・・・( 10^\frac{9}{10}= \sqrt[10]{10^9} \) )
\( \small 10^{1.0}=10.000・・・( 10^\frac{10}{10}= \sqrt[10]{10^{10}} \) )

見ての通り指数部分の小数部が一定割合で増えたとしても、その乗数が示す値の増加は一定割合ではない。上の例のとおり

・10の乗数の指数部分が0.3ぐらいで、だいたい 2 (100.3≒2)
・10の乗数の指数部分が0.7ぐらいで、だいたい真ん中の 5(100.7 ≒ 5)
・10の乗数の指数部分が0.9ぐらいで、だいたい 8(100.9≒ 8)、

もうちょっと丁寧に

10乗数の指数が小数を持つとき(例:102.6

再度、小数をもつ指数の計算においては、整数部分と小数部分の足し算と捉える。

先にも書いたが、

102.6=100.6+2 =100.6x 102

の指数の足し算。この表記は

”100.6(≒ 3.9810・・・)を100倍(102倍)した値”

つまり、102.6 ≒ 398.1

  • 小数点以下の指数は(10進法の)数字の並び:100.6≒ 3.9810・・・
  • 整数部分の指数は桁数: 102=100倍

とする事によって、10進法での値”398.1”を表現している。

一般的には10進法の値398.1は

398.1 = 3x102 + 9x101 + 8x100 + 1x10-1

が桁数別の表記。

これに対して、小数点込みの指数で一括表示でするのもありで、

398.1 ≒ 102.6

つまり、398.1は ”10進法で2.6桁の数 (=102.6)”とも表現できる。

指数に小数点を含めたべき乗数にすれば、全ての実数の表現ができる。

底が10の場合、指数を”整数部分”と”小数点以下の部分”で分け、

  • 整数部分は、桁数
  • 小数点以下の部分は、数字の並び

と見れば、大体の実数の目安をつける事ができる

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追記

こういう見方をしておくと、常用対数(Y=log10X)がイメージしやすくなる。

上の例でいえばXが398.1でYが2.6。対数は桁数、小数点以下が数字の並びで繰り返すと覚えておけばよい。

これは、片対数グラフのY軸密度の偏りが桁数ごとに繰り返している事で見る事ができる。

\( \small 10^{0} ~~ =1.0・・・・・( 10^\frac{0}{10}= \sqrt[10]{10^0} \) )
\( \small 10^{0.1}=1.2589・・・( 10^\frac{1}{10}= \sqrt[10]{10^1} \) )
\( \small 10^{0.2}=1.5849・・・( 10^\frac{2}{10}= \sqrt[10]{10^2} \) )
\( \small 10^{0.3}=1.9952・・・( 10^\frac{3}{10}= \sqrt[10]{10^3} \) )
\( \small 10^{0.4}=2.5119・・・( 10^\frac{4}{10}= \sqrt[10]{10^4} \) )
\( \small 10^{0.5}=3.1623・・・( 10^\frac{5}{10}= \sqrt[10]{10^5} \) )
\( \small 10^{0.6}=3.9811・・・( 10^\frac{6}{10}= \sqrt[10]{10^6} \) )
\( \small 10^{0.7}=5.0119・・・( 10^\frac{7}{10}= \sqrt[10]{10^7} \) )
\( \small 10^{0.8}=6.3096・・・( 10^\frac{8}{10}= \sqrt[10]{10^8} \) )
\( \small 10^{0.9}=7.9433・・・( 10^\frac{9}{10}= \sqrt[10]{10^9} \) )
\( \small 10^{1.0}=10.000・・・( 10^\frac{10}{10}= \sqrt[10]{10^{10}} \) )

片対数グラフ

これが桁数が変わるたびに繰り返される。

ちなみに、実数で言うところの真ん中の5は大体 5 ≒ 100.7、つまり指数表示では0.7と結構上によっている。
-> 実数に数字の密度の偏りはないが、それを指数表示にすると表示上の密度に偏りができる

参考:偏りと密度の繰り返し具合は、片対数グラフのy軸に見る事ができる

と、これが10の乗数を見る時のざっくり感覚

”指数表示での値の密度 ” 対 ”実数表示での値の密度 ” の違いに対する感覚は、ある程度あるといいかもしれない。

(例えば、指数であるデジベル(dB)表示の値とか。。 99dBから-2dB減衰と 93dBから-2dB 減衰では対策の大変さって違うよなぁ、、とかとかの感覚。)

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