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数学 3年

平方根へいほうこん無理むりすう根号こんごう計算けいさん有理ゆうり

最終確認日:

このしょうまなぶこと

中学ちゅうがく 3 ねんはじめてまなあたらしいかず仲間なかま、 それが 平方根へいほうこん です。

平方根へいほうこんは 「2 じょうするともとのかずになるかず」 のこと。 たとえば 32=93^2 = 9 なので、 9 の平方根へいほうこんは 3 と 3-3 です。 ところが、 2 や 5 など、 整数せいすうにならない平方根へいほうこんがあることもまなびます。 これが 無理数むりすう です。

入試にゅうしでは かず計算けいさん問題もんだい」 「二次方程式にじほうていしき解の公式かいのこうしき」 「三平方の定理さんへいほうのていり答えこたえ など、 ほぼぜん単元たんげん登場とうじょうする道具どうぐです。 計算けいさん自在じざいにこなせるようにしましょう。

このしょうわるころには、 つぎができます。

  • a\sqrt{a}意味いみa>0a > 0たいして平方根へいほうこんが 2 つ (±a\pm \sqrt{a}) あることを説明せつめいできる
  • a×b=ab\sqrt{a} \times \sqrt{b} = \sqrt{ab}ab=ab\dfrac{\sqrt{a}}{\sqrt{b}} = \sqrt{\dfrac{a}{b}}使つかいこなせる
  • \sqrt{}なかをできるかぎ簡単かんたんにする (12=23\sqrt{12} = 2\sqrt{3}等) ことができる
  • 分母ぶんぼ\sqrt{}のこさない 有理化ゆうりか ができる
  • 平方根へいほうこん加減算かげんざん (32+2=423\sqrt{2} + \sqrt{2} = 4\sqrt{2}等) ができる
  • 21.41\sqrt{2} \approx 1.4131.73\sqrt{3} \approx 1.7352.24\sqrt{5} \approx 2.24暗記あんき近似値きんじちせる

1. 平方根へいほうこん意味いみ

2 じょうして aa になる数 を 「aa平方根へいほうこん」 といいます。 たとえば、

  • 44平方根へいほうこん222-2 (22=4, (2)2=42^2 = 4, \ (-2)^2 = 4)
  • 2525平方根へいほうこん555-5
  • 00平方根へいほうこん00 だけ

せいの数aaたいして、 平方根へいほうこんのうち 正の方a\sqrt{a} (ルートるーと aa)、 の方a-\sqrt{a}きます。 つまり平方根へいほうこん±a\pm \sqrt{a}2 つ

れい: 9=3\sqrt{9} = 316=4-\sqrt{16} = -40=0\sqrt{0} = 0

注意ちゅうい: a\sqrt{a} は 「せいほうだけ」 をさす記号きごう。 「9 の平方根へいほうこん9\sqrt{9}」 と答えこたえたら半分はんぶん (実際じっさい±3\pm 3)。 「9 の平方根へいほうこんもとめよ」 → ±3\pm 3、 「9\sqrt{9}あたいは」 → 33区別くべつすること。

2. 有理数ゆうりすう無理むりすう

整数せいすう分数ぶんすうあらわせるかず有理数ゆうりすうあらわせないかず無理数むりすう といいます。

かず種類しゅるいれい
整数せいすう3,0,5-3, 0, 5
分数ぶんすう (整数せいすう / 整数せいすう)12,73\dfrac{1}{2}, \dfrac{-7}{3}
有限小数ゆうげんしょうすう0.25,1.50.25, 1.5
循環小数じゅんかんしょうすう0.333=130.333\ldots = \dfrac{1}{3}
無理むりすう2,3,π\sqrt{2}, \sqrt{3}, \pi

2\sqrt{2}1.414213561.41421356\ldots とどこまでもつづき、 循環じゅんかんしない小数しょうすう。 これが無理むりすうです。

ポイント: 4=2\sqrt{4} = 2整数せいすうなので 有理数ゆうりすう\sqrt{} がついていればかなら理数りすう、 とはかぎらないことに注意ちゅうい

3. \sqrt{}なか簡単かんたんにする

ab=a×b\sqrt{ab} = \sqrt{a} \times \sqrt{b} (a,b0a, b \geq 0) を使つかい、 2 じょう因数いんすうそと ます。

例題れいだい 1: 12\sqrt{12}簡単かんたんにせよ。

12=4×3=22×312 = 4 \times 3 = 2^2 \times 3 なので、

12=22×3=23\sqrt{12} = \sqrt{2^2 \times 3} = 2\sqrt{3}

例題れいだい 2: 72\sqrt{72}簡単かんたんにせよ。

72=36×2=62×272 = 36 \times 2 = 6^2 \times 2 より、

72=62\sqrt{72} = 6\sqrt{2}

例題れいだい 3: 50×8\sqrt{50} \times \sqrt{8}計算けいさんせよ。

せきとしてまとめる。 50×8=400=20\sqrt{50 \times 8} = \sqrt{400} = 20

コツ:中のかず素因数分解そいんすうぶんかい し、 偶数ぐうすうある素数そすうそとす。 180=22325=65\sqrt{180} = \sqrt{2^2 \cdot 3^2 \cdot 5} = 6\sqrt{5}

4. 加法かほう減法げんぽう

おな\sqrt{} の数同士どうしだけまとめられる」。 これは文字もじしき同類項どうるいこうおな感覚かんかくです。

32+52=82,7323=533\sqrt{2} + 5\sqrt{2} = 8\sqrt{2}, \quad 7\sqrt{3} - 2\sqrt{3} = 5\sqrt{3}

例題れいだい 4: 12+27\sqrt{12} + \sqrt{27}計算けいさんせよ。

まずなか簡単かんたんに。 12=23, 27=33\sqrt{12} = 2\sqrt{3}, \ \sqrt{27} = 3\sqrt{3}おな3\sqrt{3} なのでまとめる。

12+27=23+33=53\sqrt{12} + \sqrt{27} = 2\sqrt{3} + 3\sqrt{3} = 5\sqrt{3}

例題れいだい 5: 818+50\sqrt{8} - \sqrt{18} + \sqrt{50}計算けいさんせよ。

8=22, 18=32, 50=52\sqrt{8} = 2\sqrt{2}, \ \sqrt{18} = 3\sqrt{2}, \ \sqrt{50} = 5\sqrt{2} 2232+52=422\sqrt{2} - 3\sqrt{2} + 5\sqrt{2} = 4\sqrt{2}

注意ちゅうい: 2+3\sqrt{2} + \sqrt{3}これ以上いじょうまとめられない5\sqrt{5} になるとおもったらだいミス。 2+32+3\sqrt{2+3} \neq \sqrt{2} + \sqrt{3} です。

5. 乗法じょうほう除法じょほう

a×b=ab,ab=ab\sqrt{a} \times \sqrt{b} = \sqrt{ab}, \quad \dfrac{\sqrt{a}}{\sqrt{b}} = \sqrt{\dfrac{a}{b}}

例題れいだい 6: 6×15\sqrt{6} \times \sqrt{15}計算けいさんせよ。

6×15=90=9×10=310\sqrt{6 \times 15} = \sqrt{90} = \sqrt{9 \times 10} = 3\sqrt{10}

例題れいだい 7: 182\dfrac{\sqrt{18}}{\sqrt{2}}計算けいさんせよ。

182=9=3\sqrt{\dfrac{18}{2}} = \sqrt{9} = 3

6. 有理ゆうり分母ぶんぼから \sqrt{}

分母ぶんぼ\sqrt{}のこかたち標準ひょうじゅんがたではないので、 分母ぶんぼ分子ぶんしおな\sqrt{} をかけて ます。 これを 有理化ゆうりか といいます。

例題れいだい 8: 12\dfrac{1}{\sqrt{2}}有理化ゆうりかせよ。

分母ぶんぼ分子ぶんし2\sqrt{2} をかける。

12=1×22×2=22\dfrac{1}{\sqrt{2}} = \dfrac{1 \times \sqrt{2}}{\sqrt{2} \times \sqrt{2}} = \dfrac{\sqrt{2}}{2}

例題れいだい 9: 63\dfrac{6}{\sqrt{3}}有理ゆうりせよ。

63=633=23\dfrac{6}{\sqrt{3}} = \dfrac{6\sqrt{3}}{3} = 2\sqrt{3}

例題れいだい 10 (分母ぶんぼa+ba + \sqrt{b}型): 13+1\dfrac{1}{\sqrt{3} + 1}有理ゆうりせよ。

分母ぶんぼが 「」 のときは 分母ぶんぼ共役きょうやく (符号ふごう反転はんてん)分母ぶんぼ分子ぶんしにかけます。 (31)(\sqrt{3}-1) をかけて、

13+1=31(3+1)(31)=3131=312\dfrac{1}{\sqrt{3}+1} = \dfrac{\sqrt{3}-1}{(\sqrt{3}+1)(\sqrt{3}-1)} = \dfrac{\sqrt{3}-1}{3 - 1} = \dfrac{\sqrt{3}-1}{2}

(分母ぶんぼa2b2a^2 - b^2 公式こうしき整数せいすうされる)

ポイント:答えこたえ分母ぶんぼ\sqrt{}のこさない」 がお約束やくそく入試にゅうしでは有理ゆうりしていないと不正ふせいかいあつかいになることも。

7. 近似きんじ暗記あんきする平方根へいほうこん

n\sqrt{n}近似きんじごろあわせ
2\sqrt{2}1.414211.41421\ldotsひとよひとよにひとみごろ
3\sqrt{3}1.73205081.7320508\ldotsひとなみにおごれや
5\sqrt{5}2.23606792.2360679\ldotsふじさんろくおうむ
6\sqrt{6}2.44942.4494\ldotsによよく
7\sqrt{7}2.64572.6457\ldotsなにむしこな
10\sqrt{10}3.162273.16227\ldotsみちひとなみに

例題れいだい 11: 12\sqrt{12}近似きんじもとめよ (31.73\sqrt{3} \approx 1.73)。

12=232×1.73=3.46\sqrt{12} = 2\sqrt{3} \approx 2 \times 1.73 = 3.46

例題れいだい 12: 12\dfrac{1}{\sqrt{2}}近似きんじ小数しょうすうだい 2 くらいまでもとめよ。

有理ゆうりして、 221.41420.71\dfrac{\sqrt{2}}{2} \approx \dfrac{1.414}{2} \approx 0.71

8. 平方根へいほうこん大小だいしょう比較ひかく

a,ba, bせいかずa<ba < b なら a<b\sqrt{a} < \sqrt{b}\sqrt{}なか比較ひかくすれば OK。

例題れいだい 13: 3,8,103, \sqrt{8}, \sqrt{10}ちいさいじゅんならべよ。

3=93 = \sqrt{9}れば、 8<9<10\sqrt{8} < \sqrt{9} < \sqrt{10} より、

8<3<10\sqrt{8} < 3 < \sqrt{10}

コツ:整数せいすうn2\sqrt{n^2}かたちなおして、 なかかずくらべる。 5=255 = \sqrt{25}12=14\dfrac{1}{2} = \sqrt{\dfrac{1}{4}}

9. 入試にゅうし頻出ひんしゅつ平方根へいほうこんふく計算けいさんしきあたい

例題れいだい 14: x=2+3, y=23x = 2 + \sqrt{3}, \ y = 2 - \sqrt{3} のとき、 x+y, xy, x2+y2x + y, \ xy, \ x^2 + y^2あたいもとめよ。

x+y=4,xy=(2+3)(23)=43=1x + y = 4, \quad xy = (2+\sqrt{3})(2-\sqrt{3}) = 4 - 3 = 1

x2+y2=(x+y)22xy=162=14x^2 + y^2 = (x+y)^2 - 2xy = 16 - 2 = 14

(展開てんかい因数分解いんすうぶんかい公式こうしき平方根へいほうこんでも使つかえる のがポイント)

例題れいだい 15: 5032+62\sqrt{50} - \sqrt{32} + \dfrac{6}{\sqrt{2}}計算けいさんせよ。

50=52, 32=42, 62=32\sqrt{50} = 5\sqrt{2}, \ \sqrt{32} = 4\sqrt{2}, \ \dfrac{6}{\sqrt{2}} = 3\sqrt{2}

5242+32=425\sqrt{2} - 4\sqrt{2} + 3\sqrt{2} = 4\sqrt{2}

10. しょうまつ演習えんしゅう (入試にゅうし形式けいしき)

(1) 48\sqrt{48}簡単かんたんにせよ。 (2) 27+1275\sqrt{27} + \sqrt{12} - \sqrt{75}計算けいさんせよ。 (3) 26\dfrac{2}{\sqrt{6}}有理ゆうりせよ。 (4) 323\dfrac{3}{2 - \sqrt{3}}有理ゆうりせよ。 (5) x=5+1x = \sqrt{5}+1 のとき、 x22xx^2 - 2xあたいもとめよ。

略解りゃっかい: (1) 434\sqrt{3} (2) 33+2353=03\sqrt{3} + 2\sqrt{3} - 5\sqrt{3} = 0 (3) 266=63\dfrac{2\sqrt{6}}{6} = \dfrac{\sqrt{6}}{3} (4) 分母ぶんぼ分子ぶんし2+32+\sqrt{3} をかけて、 3(2+3)43=6+33\dfrac{3(2+\sqrt{3})}{4-3} = 6 + 3\sqrt{3} (5) x1=5x - 1 = \sqrt{5}両辺りょうへんを 2 じょうして x22x+1=5x^2 - 2x + 1 = 5x22x=4x^2 - 2x = 4

章のまとめ:平方根へいほうこんは 「なか簡単かんたんにする」 「有理ゆうり」 「同類どうるいのものだけ加減かげん」 の 3 だい操作そうさ入試にゅうし計算けいさんでの失点しってんふせぐため、 100 もん演習えんしゅう推奨すいしょう

まとめ — 平方根へいほうこんを 3 くだり

  • 平方根へいほうこんa2b=ab\sqrt{a^2 b} = a\sqrt{b}なか簡単かんたんにし、 無理数むりすう有理数ゆうりすう区別くべつして計算けいさんするのが基本きほんである
  • 有理ゆうり分母ぶんぼ\sqrt{}除去じょきょする操作そうさで、 1a=aa\dfrac{1}{\sqrt{a}} = \dfrac{\sqrt{a}}{a}1ab=a+ba2b\dfrac{1}{a - \sqrt{b}} = \dfrac{a + \sqrt{b}}{a^2 - b} (共役きょうやく) の 2 かたがある
  • 平方根へいほうこん加減かげん同類項どうるいこうあつかいで \sqrt{}中身なかみひとしいものだけまとめ、 乗除じょうじょ中身なかみどうしでるのが鉄則てっそくである
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