質問<396>
「「√の計算」」
日付 2001/1/22
質問者 資格試験受験生


武田先生、お忙しいところ失礼します。
資格試験で経済学を選択しているのですが、数学に関連するところで分
からない点がありまして、初歩的な質問で恐縮ですが、以下の点につい
て教えて頂けますと幸いです。

xについて解く問題があるのですが、この計算過程で、
x={16\(\pm\)\(\sqrt{\quad}\)(120P-1004)}/6
 ={16\(\pm\)2\(\sqrt{\quad}\)(30P-251)}/6
 ={8\(\pm\)\(\sqrt{\quad}\)(30P-251)}/3
とする部分があるのですが、これについて教えていただけますでしょうか。

確かに120Pを因数分解すると2\(\sqrt{\quad}\)30Pになりますし、
1004を因数分解すると2\(\sqrt{\quad}\)251になるのは分かるのですが、
\(\sqrt{\quad}\)の計算でこのようなことをしていいのは、なぜなのでしょうか。
\(\sqrt{\quad}\)でなくカッコなら、120P-1004を、4(30P-251)と出来るのは分かる
のですが、\(\sqrt{\quad}\)でやられると、どうも「こんなことしていいの?」という気
がしてしまいます。

また、\(\sqrt{\quad}\)(120P-1004)=2\(\sqrt{\quad}\)(30P-251)と変形できるのならば、
\(\sqrt{\quad}\)(120P-1004)=2\(\sqrt{\quad}\)30P-2\(\sqrt{\quad}\)251とも変形できるのでしょうか?

お返事(武田)
日付 2001/1/23
回答者 武田


無理数、特に平方根(\(\sqrt{\quad}\))の定義は、
「2回掛けると正の数aとなるものを\(\sqrt{\quad}\)aと表し、平方根という。」
より、
\(\sqrt{\quad}\)a×\(\sqrt{\quad}\)a=a

この定義より、次の性質が成り立つ。
    _  _  ___
(1)\(\sqrt{\quad}\)a×\(\sqrt{\quad}\)b=\(\sqrt{\quad}\)a×b
    _  _  ___
(2)\(\sqrt{\quad}\)a+\(\sqrt{\quad}\)b≠\(\sqrt{\quad}\)a+b
ただし、a>0,b>0とする。

証明は、両辺を2乗すると、わかる。
(1)の証明
a>0,b>0より、両辺とも正の数となる。
   2   _  _ 2   _  _    _  _
(左辺)=(\(\sqrt{\quad}\)a×\(\sqrt{\quad}\)b )=(\(\sqrt{\quad}\)a×\(\sqrt{\quad}\)b)×(\(\sqrt{\quad}\)a×\(\sqrt{\quad}\)b)
       _  _    _  _
    =(\(\sqrt{\quad}\)a×\(\sqrt{\quad}\)a)×(\(\sqrt{\quad}\)b×\(\sqrt{\quad}\)b)=a×b
   2   ___ 2   ___    ___
(右辺)=(\(\sqrt{\quad}\)a×b )=(\(\sqrt{\quad}\)a×b)×(\(\sqrt{\quad}\)a×b)
    =a×b
したがって、
   2    2
(左辺)=(右辺)より、∴左辺=右辺

(2)の証明
a>0,b>0より、両辺とも正の数となる。
   2   _  _ 2
(左辺)=(\(\sqrt{\quad}\)a+\(\sqrt{\quad}\)b )
       _  _     _  _    _  _
    =(\(\sqrt{\quad}\)a×\(\sqrt{\quad}\)a)+2(\(\sqrt{\quad}\)a×\(\sqrt{\quad}\)b)+(\(\sqrt{\quad}\)b×\(\sqrt{\quad}\)b)
          _  _
    =a+2(\(\sqrt{\quad}\)a×\(\sqrt{\quad}\)b)+b
   2   ___ 2   ___    ___
(右辺)=(\(\sqrt{\quad}\)a+b )=(\(\sqrt{\quad}\)a+b)×(\(\sqrt{\quad}\)a+b)
    =a+b
したがって、
   2    2
(左辺)≠(右辺)より、∴左辺≠右辺
    ______
質問の\(\sqrt{\quad}\)120P-1004 の変形については、
 ______  _______  _  _____
\(\sqrt{\quad}\)120P-1004 =\(\sqrt{\quad}\)4(30P-251)=\(\sqrt{\quad}\)4×\(\sqrt{\quad}\)30P-251
        ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
           ↑性質(1)より
          _____
       =2\(\sqrt{\quad}\)30P-251
計算過程のような計算は可能なわけです。

次のような分割は出来ない。
 ______  ___  __   __   __
\(\sqrt{\quad}\)120P-1004 ≠\(\sqrt{\quad}\)120P-\(\sqrt{\quad}\)1004=2\(\sqrt{\quad}\)30P-2\(\sqrt{\quad}\)251
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
   ↑性質(2)より
質問のような変形は、不可能です。