y=log10x 常用対数 y=log10x のグラフ
y=log10x は底を 10 とする対数で、10 を何乗すると x になるかを表します。常用対数と呼ばれ、10log10x=x が成り立ちます。10 進法で桁を測るものさしです。
定義域と値域
10y はつねに正なので、定義域は x>0 です。値域はすべての実数で、x が 1 より小さければ値は負になります。
増減とグラフの形
導関数は次のようになります。
y′=xln101 ln10≈2.303 は正の定数なので、x>0 では y′>0 となり単調に増加します。同じ x での傾きは lnx のおよそ 0.434 倍で、自然対数よりさらにゆるやかです。二階導関数は負で、グラフは全体が上に凸です。
漸近線
x→0+ では −∞ に発散し、y 軸(直線 x=0)が垂直漸近線です。x→+∞ では +∞ に発散しますが、その歩みはきわめて遅く、値が 1 増えるのに x が 10 倍必要です。
10 倍ごとに 1 増える
log10(10x)=log10x+1 が成り立ちます。
| x | log10x |
|---|
| 0.1 | −1 |
| 1 | 0 |
| 10 | 1 |
| 100 | 2 |
| 1000 | 3 |
正の整数 N の桁数が ⌊log10N⌋+1 で求まるのも、この性質からです。
特徴的な点
(1,0)、(10,1)、(100,2)、(101,−1) を通ります。log102≈0.301、log103≈0.477 で、210=1024 が 103 に近いことは 10×0.301=3.01 という形で現れます。
自然対数との関係
逆関数は 10x で、2 つのグラフは直線 y=x に関して線対称です。自然対数とは次の関係にあります。
log10x=ln10lnx≈0.434lnx グラフは lnx を縦に約 0.434 倍へ縮めたものです。形はまったく同じで、(1,0) を通り y 軸を漸近線とする点も変わりません。対数のグラフは、底が変わっても縦の縮尺が変わるだけです。
応用
桁の大きさを測るのに使われます。
| 目盛 | 測るもの |
|---|
| pH | 水素イオン濃度の常用対数に負号をつけたもの |
| デシベル | 音の大きさ |
| マグニチュード | 地震のエネルギー |
| 等級 | 星の明るさ |
マグニチュードが 1 増えるとエネルギーは約 32 倍になるように、対数の目盛の上では 1 目盛が何倍かを意味します。桁が何桁も違う量を一枚のグラフに収める片対数・両対数グラフも、この関数のはたらきです。