問題1-1-1 解説

この問題ではケプラーの第3法則を題材にして両対数グラフについて学びます.まず,対数グラフにはゼロという目盛りはないことに注意してください.また,「1」の目盛りの次の細い点線の目盛りは「1.1」ではなく「2」,その次は「1.2」ではなく「3」,などと注意が必要で,他の桁についても同様です.

さて, \(T^2\) が \(a^3\) に比例するならば, \(k\) を比例定数として, \[ T^2 = k a^3. \] 両辺の対数を取ると, \begin{eqnarray*} 2\log_{10}T & = & \log_{10}k + 3\log_{10}a, \\ \log_{10}T & = & {\scriptsize \frac{1}{2}}\log_{10}k + {\scriptsize \frac{3}{2}}\log_{10}a. \end{eqnarray*} よって, \(\log_{10}a\) を横軸に \(\log_{10}T\) を縦軸に取ってデータをプロットすれば,傾きが 3/2 の直線になるはずで,結果は下図のようになります.

データをプロットした両対数グラフ

グラフの傾きを確かめるには,

などが考えられます.