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平方根の意味と根号の簡単化

平方根の意味がわかり、 のように根号の中をできるだけ小さい自然数にした の形に直せる

前提

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算数中学高校大学大学院

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説明

2 回かける(2 乗する)と決まった数になる数を「平方根」といい、記号 (根号)を使って表します。この技能では、平方根の意味を知り、 のように、根号の中をできるだけ小さい自然数にした形に直せるようになります。正方形の 1 辺の長さや、三平方の定理で求めた長さを、簡単な形で答えるときに使います。

なぜそうしてよいのか

平方根の意味 2 乗すると 9 になる数は、 と より と の 2 つあります。これらを 9 の平方根といいます。正の数の平方根は、正のものと負のものが 1 つずつあり、絶対値は等しくなります。0 の平方根は 0 だけで、負の数は 2 乗しても負にならないので、負の数の平方根はありません。2 乗すると 2 になる数は整数や分数では表せないので、正のほうを 、負のほうを と書きます。つまり は「2 乗すると になる正の数」( のときは 0)で、、 です( は ではありません)。

根号の外に出せる理由 たとえば を 2 乗すると、かける順番を入れかえて

です。 は正の数で、2 乗すると 18 になるので、 の意味そのものです。よって です。同じように考えると、根号の中に「同じ数 2 つのかけ算」( など)があれば、その数 1 つを根号の外に出せます。

素因数分解を使う理由 根号の中から外に出せるのは、2 回あらわれる因数のペアです。素因数分解をすると、根号の中の数を素数のかけ算で表せるので、同じ素数のペアを見のがさずに見つけられます。ペアを全部外に出すと、根号の中に残るのは同じ素数を 2 個以上ふくまない数になり、それ以上小さくできない形になります。

手順

  1. 根号の中の数を素因数分解する(例: )

  2. 同じ素数が 2 個ずつそろったペアを見つける(例: が 1 組)

  3. ペア 1 組につき、その素数 1 つを根号の外に出す。ペアが 2 組以上あれば、外に出した数どうしをかける

  4. ペアにならずに残った素数を根号の中でかけ合わせる(例: )。これで の形になる

例題

を、根号の中ができるだけ小さい自然数になる の形に直せ。

例題の解答

【手順 1】180 を素因数分解します。

【手順 2】同じ素数のペアは と の 2 組です。

【手順 3】ペアの 2 と 3 をそれぞれ 1 つずつ根号の外に出し、かけ合わせて にします。

【手順 4】残った素数は 5 だけなので、根号の中は 5 です。

(たしかめ: )

答え:

よくある誤り

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

この技能を使う問題

この技能の次に学べること