を、根号の中をできるだけ小さい自然数にした の形に直しなさい。ただし、, は自然数とします。
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
- 正負の数の乗除・累乗と四則混合 (中学数学 数と式)
- 素因数分解と約数の個数 (算数 整数の性質)
この技能までの道筋(8 技能)
読み込み中…
右端(太枠)がこの技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
一覧で見る(前提が先)
- 分数のたし算・ひき算 (算数 計算と数のきまり)
- 小数の四則計算 (算数 計算と数のきまり)
- 正負の数の加法・減法 (中学数学 数と式)
- 分数のかけ算・わり算 (算数 計算と数のきまり)
- 四則の混じった計算の順序 (算数 計算と数のきまり)
- 正負の数の乗除・累乗と四則混合 (中学数学 数と式)
- 約数の見つけ方 (算数 整数の性質)
- 素因数分解と約数の個数 (算数 整数の性質)
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
根号の中の数を素因数分解する(例: )
同じ素数が 2 個ずつそろったペアを見つける(例: が 1 組)
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
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
を「2 乗すると 9 になる数」として としてしまう誤り。正しくは、9 の平方根は だが、 はそのうち正のほうなので
ペアになった素数を両方とも外に出して、 を としてしまう誤り。正しくは、ペア 1 組から外に出るのは 1 つなので
ペアを一部しか出さずに で止めてしまう誤り。正しくは、 にもペアがあるので
根号の中のたし算を分けて としてしまう誤り。正しくは、外に出せるのはかけ算のペアだけなので
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
底面の半径が 、母線の長さが の円錐があります。底面の円周上に点 をとります。点 から円錐の側面にそって糸を 周巻きつけ、再び点 まで戻します。糸の長さがもっとも短くなるときの糸の長さは何 ですか。
次の式を計算せよ。
中心が 、半径が の円がある。この円の弦 と中心 との距離が であるとき、弦 の長さは何 か求めよ。
についての 2 次方程式 を解け。解をすべて求めよ。
の直角三角形 において、、 である。 の二等分線と辺 の交点を とする。線分 の長さは何 cm か求めよ。
、、 の がある。頂点 から辺 にひいた垂線の長さは何 か求めよ。
についての 2 次方程式 を解き、解をすべて求めなさい。
辺の長さが の立方体 があります。底面は正方形 、上面は正方形 で、, , , はどれも底面に垂直な辺です。 点 , , を通る平面に、頂点 から垂線をひくとき、その垂線の長さ(頂点 と平面 との距離)は何 か求めなさい。
頂点を とし、底面の半径が 、母線の長さが の円錐があります。底面の円周上の点を とし、母線 の中点を とします。点 から円錐の側面にそって 周するように糸をかけ、点 まで張ります。糸の長さがもっとも短くなるとき、その長さは何 か求めなさい。
、 の長方形 がある。辺 の中点を とする。この長方形を、頂点 が点 に重なるように 本の直線を折り目として折る。折り目の直線と辺 との交点を 、辺 との交点を とするとき、線分 の長さは何 か求めよ。
1 辺の長さが の正方形 がある。辺 の中点を とし、辺 上に となる点 をとる。線分 と線分 の交点を とする。
線分 の長さは何 cm か求めよ。
の台形 において、、、、 である。対角線 と の交点を とするとき、線分 の長さは何 か求めよ。
辺の長さが の立方体があります。この立方体の 個の頂点がすべて球面上にある球の体積は何 ですか。
辺の長さが の正三角形 があります。頂点 を通り、辺 に平行な直線を とします。正三角形 を、直線 を軸として 回転させてできる立体の体積は何 ですか。
底面が 辺 の正方形 で、 である正四角錐 があります。この正四角錐の体積は です。
この正四角錐の表面積は何 ですか。
8 cm次の式を計算しなさい。
正の数 について、 以下の最大の整数を の整数部分といい、 から整数部分をひいた数を の小数部分という。 の小数部分を とするとき、 の値を求めよ。
、 の長方形 がある。辺 の中点を とし、 を直径とする半円を長方形の内側にかく。さらに、長方形の内側に円 を、辺 と辺 の両方に接し、かつこの半円の弧に外側から接するようにかく。このとき、円 の半径は何 か求めよ。
辺の長さが の正方形 があります。頂点 を通り、対角線 に垂直な直線を とします(直線 は対角線 に平行で、正方形とは点 だけを共有します)。正方形 を、直線 を軸として 回転させてできる立体の体積は何 か求めなさい。ただし、円周率は とします。
この技能の次に学べること
- 根号の乗除と加減 (中学数学 数と式)
- 平方根の考えを使った 2 次方程式の解き方 (中学数学 方程式)
- 関数 の式と変域 (中学数学 関数)
- 三平方の定理 (中学数学 相似と三平方の定理)
- さいころの目でつくる数や式の条件 (中学数学 場合の数と確率)