「両辺の係数を比べてよい」がルートの入った等式で成り立つ理由
で と が有理数なら、、 です。ほかの組み合わせはありません。
見た目には当たり前ですが、成り立つ理由は が無理数であることにあります。そこを踏まないと、使ってよい場面が分からなくなる。
なぜ確かめる必要があるか
同じ形でも なら話が変わります。 なので、 でも でも値は 。
係数の組は 1 つに決まりません。 が有理数だからです。
で成り立って で成り立たない。この差がどこから来るかを見ます。
主張と証明
、、、 を有理数とし、 とします。移項して 1 つにまとめる。
ここで と仮定すると、両辺を で割れます。
右辺は有理数どうしの割り算なので有理数。 が無理数であることに反します[1]。
したがって 。すると なので 、つまり です。
証明で使ったのは が無理数という 1 点だけ。 でも でも同じ議論が通ります。
等式が連立に分かれる
この性質があると、根号を含む 1 本の等式が、有理数の連立方程式 2 本に分かれます。
(、 は有理数)なら かつ 。右辺を と見た形です。
例:解から方程式を作る
が の解で、 と は有理数とします。
を代入して整理すると 。
係数を比べて 、。よって 、 で、方程式は です。
代入して確かめると 。合っています。
例:二重根号を外す
を の形に書けるか調べます。 と は有理数とする。
両辺を 2 乗すると 。これが に等しい。
係数を比べて と 。後者から です。
を入れると で、。 または となり、有理数なのは 。
、 をとると 。左辺は正なので、こちらが答えです。
例:有理化した形で比べる
を の形にします。分母を有理化するのが先。
、 です。 が整数とは限らない点に気をつけます。
係数を比べてよいのは、 と が有理数だと決めたときだけです。
に無理数を許すと の解は無限にある。、 もその 1 つ。
例:ルートが 2 種類あるとき
( から は有理数)なら、4 つとも になります。
、、 のどれも、有理数と残りの根号だけでは作れないためです。
のような式が成り立たないことも、ここから分かります。2 乗して比べれば となり、成り立ちません。
と が有理数で が成り立つとき、 と の組はどれですか。
- 、
- 、
- 無数にある
有理数の部分と根号の部分を、別々の等式として読む。根号を含む問題が、ふつうの連立方程式に変わります。














5 が無理数なので、有理数の部分と 5 の係数がそれぞれ 0 になります。a−3=0、b+1=0 から a=3、b=−1 です。