指数表記(E表記)を使いこなす:読み方から計算まで
指数表記(E表記)とは何か
電卓で大きな数を計算すると、画面に「1.5E9」や「6.674E-11」のような表示が出ることがあります。これは指数表記(E表記)と呼ばれる書き方で、数が長すぎて画面に収まらないときに、桁数を短く書き表す方法です。
「E」は「10の何乗か」を表します。1.5E9 は「1.5 × 109」のことで、普通の書き方にすると 1,500,000,000(15億)です。6.674E-11 は「6.674 × 10-11」で、小数点のあと0が10個並んだ 0.00000000006674 を意味します。
理科の教科書では「1.5 × 109」と書き、これを科学的記数法と呼びます。電卓や表計算ソフトでは上付きの文字が使えないので、同じものを「E」で表しているだけです。この記事では、読み方・有効数字・指数の計算ルール・SI接頭語を、例題つきで説明します。関数電卓の使い方は関数電卓、基本的な考え方は指数表記の基本ガイドも参考にしてください。
大きな数・小さな数の読み方
指数表記は「仮数 E 指数」の形になっています。仮数は通常、1以上10未満の数です。読み方は、指数の符号で決まります。
- 指数が正(E+):小数点を右へ、指数の数だけ動かす。
- 指数が負(E−):小数点を左へ、指数の数だけ動かす。
例題で確認する
| E表記 | 10の累乗で書くと | 普通の数 | 身近な例 |
|---|---|---|---|
| 3E8 | 3 × 108 | 300,000,000 | 光の速さ(約3億m/秒) |
| 6.022E23 | 6.022 × 1023 | 約6022垓 | 1モルの粒子の数 |
| 2.5E-4 | 2.5 × 10-4 | 0.00025 | 0.25ミリメートルをメートルで表した長さ |
| 1.6E-19 | 1.6 × 10-19 | 0.00000000000000000016 | 電子1個の電気量(クーロン) |
3E8 は、3のうしろに0が8個ついた数です。2.5E-4 は、2.5の小数点を左に4つ動かして 0.00025 とします。
日本語の数え方は4桁ごと(万・億・兆)、SI接頭語は3桁ごと(キロ・メガ・ギガ)に区切るため、読み替えるときにずれやすくなります。1E9 は10億、1E10 は100億です。万・億・兆に直すときは、E4が1万、E8が1億、E12が1兆という目安を覚えておくと便利です。
指数表記の作り方:普通の数から変換する
逆に、普通の数を指数表記に直すには、小数点を動かして仮数が1以上10未満になるようにし、動かした数を指数にします。
- 45,000,000 は、小数点を左へ7つ動かすと 4.5 になるので、4.5E7。
- 0.00032 は、小数点を右へ4つ動かすと 3.2 になるので、3.2E-4。
- 720,000 は 7.2 になるまで左へ5つなので、7.2E5。
覚え方は「大きな数は指数が正、1より小さい数は指数が負」です。1ちょうどは 1E0 で、指数は0になります。
有効数字:何桁まで信じてよいか
測定値や計算結果の「意味のある桁数」を有効数字といいます。指数表記は、有効数字を正確に示すのに向いています。たとえば「1200」と書いたとき、有効数字が2桁(十の位と一の位は四捨五入)なのか4桁なのか、書き方だけでは判断できません。指数表記なら、次のように区別できます。
| 書き方 | 有効数字の桁数 | 意味 |
|---|---|---|
| 1.2E3 | 2桁 | 1200くらい(100の位まで信頼できる) |
| 1.20E3 | 3桁 | 1200くらい(10の位まで信頼できる) |
| 1.200E3 | 4桁 | 1200ちょうど(一の位まで信頼できる) |
| 0.00450 | 3桁 | 4.50E-3 と同じ。先頭の0は数えない |
有効数字の数え方は、先頭に並ぶ0は数えず、そのあとの数字は0を含めてすべて数えるのが基本です。0.00450 の先頭の「0.00」は数えず、「450」の3桁が有効数字になります。
計算結果をどこで丸めるか
かけ算・わり算では、有効数字の桁数が少ないほうに合わせて答えを丸めます。たとえば 1.2E3 × 3.456E2 を電卓で計算すると、1.2 × 3.456 = 4.1472 なので 4.1472E5 と出ます。1.2E3 は2桁なので、答えも2桁にして 4.1E5 とします。画面に長い桁が出ても、測定の精度以上の桁を結果として書かないのが科学の約束です。丸め方の基本は四捨五入ガイドで説明しています。
かけ算・わり算の指数法則
指数表記のままかけ算・わり算をするときは、仮数どうし、指数どうしを別々に計算します。10の累乗には次のルールがあります。
- かけ算:10a × 10b = 10a+b(指数をたす)
- わり算:10a ÷ 10b = 10a−b(指数をひく)
- 累乗:(10a)b = 10a×b(指数をかける)
- 100 = 1、10-n = 1 ÷ 10n
例題
- (3E4) × (2E5):3 × 2 = 6、指数は 4+5 = 9。答えは 6E9(60億)。
- (4E6) × (5E3):4 × 5 = 20、指数は 6+3 = 9。20E9 は仮数が10以上なので、小数点を1つ動かして 2E10(200億)。
- (6E8) ÷ (2E3):6 ÷ 2 = 3、指数は 8−3 = 5。答えは 3E5(30万)。
- (9E-3) ÷ (3E-5):9 ÷ 3 = 3、指数は −3−(−5) = 2。答えは 3E2(300)。
- (2E3)2:22 = 4、指数は 3 × 2 = 6。答えは 4E6。
たし算・ひき算は指数をそろえる
たし算とひき算だけは、指数が同じ形にそろえてから仮数を計算します。3E5 + 2E4 は、2E4 を 0.2E5 に直して、3 + 0.2 = 3.2 なので 3.2E5(320,000)です。指数がちがうまま仮数だけを足して 5E5 や 5E9 としてしまう間違いが多いので注意してください。
実際の計算例:光が太陽から地球に届く時間
太陽から地球までの距離は約 1.496E11 m、光の速さは約 2.998E8 m/秒です。時間は「距離 ÷ 速さ」なので、
1.496E11 ÷ 2.998E8 = (1.496 ÷ 2.998) E(11−8) ≒ 0.499 × 103 = 約499秒
499秒は 8分19秒です。つまり、いま見ている太陽の光は、約8分19秒前に太陽を出発した光です。この計算は、画面に長い数が出ても、指数の足し引きと仮数の割り算に分けて考えれば、暗算でも大まかな答えが確かめられます。
SI接頭語:指数表記を言葉にする
長さ・重さ・容量などの単位には、10の累乗を表すSI接頭語を付けて、数を短く書きます。「キロメートル」のキロ、「メガバイト」のメガがこれにあたります。
| 接頭語 | 記号 | 10の累乗 | E表記 | 例 |
|---|---|---|---|---|
| テラ | T | 1012 | 1E12 | 1テラバイト=1E12バイト |
| ギガ | G | 109 | 1E9 | 2.5ギガバイト=2.5E9バイト |
| メガ | M | 106 | 1E6 | 1メガワット=1E6ワット |
| キロ | k | 103 | 1E3 | 4.7キロオーム=4700オーム |
| ミリ | m | 10-3 | 1E-3 | 1ミリメートル=0.001メートル |
| マイクロ | μ | 10-6 | 1E-6 | 350マイクロアンペア=3.5E-4アンペア |
| ナノ | n | 10-9 | 1E-9 | 500ナノメートル=5E-7メートル |
| ピコ | p | 10-12 | 1E-12 | 1ピコ秒=1E-12秒 |
接頭語どうしの換算は、指数の差で考えます。1ギガ(E9)は1メガ(E6)の 109−6 = 103 = 1000倍です。1マイクロメートル(E-6)は1ナノメートル(E-9)の 10-6−(-9) = 103 = 1000倍です。1マイクロメートルは1000ナノメートルと、すぐ求められます。
なお、コンピュータのメモリ容量では、1キロバイトを1024バイトとする昔からの使い方が残っている場面もあります。この記事の表は、10の累乗を表す国際的な定義にもとづいています。
電卓でE表記を入力・読み取るコツ
- 入力するときは、仮数を打ってから E のキー(または EXP キー)を押し、指数を入力します。6.674E-11 なら「6.674」「E」「−11」の順です。
- E のあとの数は「10の何乗か」であり、「×10」を自分でつけ足す必要はありません。1.5E3 に「× 10」を足して 1.5 × 10 × 3 と読まないようにしてください。
- 結果が長くなると自動で E 表記に切り替わります。読むときは、上の「小数点を動かす」ルールで普通の数に直します。
- 6.674E-11 × 5.972E24 の答えは約 3.986E14 です。仮数は 6.674 × 5.972 ≒ 39.86 なので 3.986E1 とし、指数は −11+24=13、さらに1を足して14になります。
よくある間違い
- E3 を 3乗と読む:1E3 は 10の3乗(1000)です。1の3乗ではありません。
- 負の指数をマイナスの数と読む:1E-3 は 0.001 で、−1000 ではありません。マイナスの数なら −1E-3 のように、頭に符号が付きます。
- 仮数が10以上のまま答えとする:20E9 は 2E10 に直すのが決まりです。
- 指数がちがうままたし算する:3E5 + 2E4 は 5E9 にはなりません。指数をそろえてから足します。
- 1200 を有効数字4桁と決めつける:書き方だけでは桁数がわかりません。1.2E3 や 1.200E3 と書き分けます。
- 万・億の区切りと指数を混同する:E表記の指数は10の累乗そのもので、4桁区切りではありません。E9は10億(1億の10倍)です。E8=1億、E12=1兆を基準に数えます。
よくある質問
電卓の「EXP」キーと「E」は同じものですか?
ほとんどの電卓で同じ働きです。どちらも「×10の○乗」を入力するキーで、押したあとに指数を入力します。
0 を指数表記にするとどうなりますか?
0 は 0E0 と書きます。仮数が0なので、指数はいくつでも値は0になります。
指数が大きすぎるとどうなりますか?
電卓が扱える範囲を超えると、エラー表示になるのが一般的です。このサイトの電卓も、計算できない値のときは案内を表示します。
指数と対数はどう関係していますか?
10の何乗かを調べるのが常用対数です。たとえば 3E8 の常用対数は約8.48で、整数部分の8が指数にあたります。くわしくは対数のガイドをご覧ください。
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