平方根 — 根号の計算・有理化・大小
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この章で学ぶこと
中3 で新しく出てくる 平方根 ( の計算) を学びます。 二次方程式や三平方の定理で必ず使うので、 ここを確実にしましょう。
- 平方根と根号 () の意味
- 根号のかけ算・わり算・たし算・ひき算
- 根号をふくむ式の計算 (簡単にする)
- 分母の有理化
- 平方根の大小
ポイント: は 「2 乗すると になる正の数」 です。 たとえば ( だから)。 根号の中をできるだけ小さくするのが計算の基本です。
1. 平方根と根号
ある数 () に対して、 2 乗すると になる数を の 平方根 といいます。 正・負の 2 つあり、 正のほうを 、 負のほうを と書きます。
| 数 | 平方根 |
|---|---|
| と | |
| と | |
| のみ |
大事: ( ではない)。 根号 は正の平方根だけを表します。 一方、 「 の平方根は?」 と聞かれたら の両方です。 問い方のちがいに注意。
2. 根号の計算
かけ算・わり算
根号の外に出す
根号の中が 「(平方数) (残り)」 の形なら、 平方数を外に出せます。
例題: を簡単にせよ。
検算: を 2 乗すると 。 もとの に戻る。 正しい。
たし算・ひき算
根号の中が同じものどうしだけ、 まとめられます (文字式の同類項と同じ感覚)。
例題: を計算せよ。
検算: を 2 乗すると 。 一方 を概算すると 、 。 一致する。
ポイント: は これ以上まとめられません。 中がちがうからです。 「ルートのたし算は中身が同じときだけ」 と覚えましょう。
3. 分母の有理化
分母に根号がある形は、 分母から根号をなくす 有理化 をします。 分母と同じ根号を分母・分子にかけます。
例題: を有理化せよ。
検算: 、 もとの 。 ほぼ一致 (四捨五入の差)。 正しい。
大事: 答えは根号を簡単にし、 分母を有理化した形にするのがマナーです。 で止めず、 まで約分しましょう。
4. 平方根の大小
根号の中が大きいほど、 値も大きくなります ( なら )。 根号がない数は、 2 乗して中に入れると比べやすいです。
例題: と と を小さい順に並べよ。
と直すと、 中身で比べられる。
よって小さい順に 。
検算: 、 、 。 たしかにこの順。 正しい。
どう問われるか
- 一次では 「 を計算せよ」 のような 根号の計算 が頻出。 まず根号を簡単にするのがコツ。
- 「 を簡単にせよ」 のような 有理化 もよく出ます。
- 「 と の大小」 のような 大小 の問題は、 2 乗して比べると確実です。
よくまちがえるところ
平方根は、 根号の中を簡単にする ことを飛ばすと、 その先が全部そろわなくなります。
| まちがい | 例 | 直し方 |
|---|---|---|
| 根号の中を簡単にしないでたし算する | √18 + √8 はまとめられないと答える | 3√2 + 2√2 に直してから 5√2 |
| 中がちがう根号をたしてしまう | √2 + √3 = √5 とする | 中がちがうものはまとめられない |
| 根号の中でたし算を分ける | √(9 + 16) = 3 + 4 = 7 とする | √25 = 5。 分けられるのはかけ算・わり算だけ |
| 有理化のあとに約分し忘れる | 6/√3 を 6√3/3 で止める | 約分して 2√3 まで直す |
いちばん多いのは 根号の中を簡単にし忘れること です。 √18 と √8 は見た目がちがいますが、 中を (平方数) × (残り) に分けると 3√2 と 2√2 で、 どちらも √2 の仲間だと分かります。 たし算・ひき算の問題が出たら、 まず全部の根号を簡単にしてから同じ仲間をさがす、 という順番を固定しましょう。
根号を簡単にする手順
| 順番 | やること | 例 (√72) |
|---|---|---|
| 1 | 中の数を素因数分解する | 72 = 2 × 2 × 2 × 3 × 3 |
| 2 | 同じ数のペアをつくる | (2 × 2) と (3 × 3) とあまりの 2 |
| 3 | ペア 1 組につき 1 つを根号の外へ出す | 2 と 3 を外へ |
| 4 | 外に出た数どうしをかける | 2 × 3 = 6 |
| 5 | 残りを根号の中に置く | 6√2 |
| 6 | 2 乗してもとの数に戻るか確かめる | 6² × 2 = 36 × 2 = 72 で一致 |
手順 6 の確認はとても有効です。 2√3 が正しいかどうかは 2² × 3 = 12 で √12 に戻るかを見るだけで判定できます。 大小をくらべるときも同じ考えで、 3 を √9 に直せば √8 < √9 < √10 と中身だけで比べられます。
大事: √9 = 3 であって ±3 ではありません。 根号は正の平方根だけを表します。 「9 の平方根は」 と問われたときだけ 3 と -3 の両方を答えます。
自分でチェック
- 根号の中を (平方数) × (残り) に分けて外に出せる
- たし算・ひき算は中身が同じときだけまとめられると言える
- 分母の有理化をして最後まで約分できる
- 整数を √ の形に直して大小をくらべられる
- √9 = 3 と 「9 の平方根は ±3」 のちがいを説明できる
まとめ
- は 「2 乗して になる正の数」、
- 根号は中を 「(平方数)(残り)」 に分けて外に出す ()
- たし算・ひき算は 中身が同じ ときだけまとめる
- 分母の根号は有理化してなくす
次章では、 計算の大事な武器 式の展開と因数分解 を学びます。
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