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平方根の大小 ── ルートの比較

√7 と 3、どちらが大きいでしょう? ルートが入った数の大小は、見ただけではわかりにくい。コツは 「2乗にそろえて比べる」こと。中身が大きいほうが大きい、というシンプルなルールに集約されます。

図でつかむ

01234 √7 3=√9 7 < 9 だから、√7 は 3 より左
平方根の大小は、数直線上の位置として見ると「2乗して比べる」意味がつかみやすくなります。

整数と平方根を比べるときは、整数を平方根の形に直してから中身を比べます。3 を √9 と見れば、√7 < √9 なので √7 < 3 と判断できます。

ルートの大小:中身で決まる

原理
平方根の大小
a, b ≧ 0 のとき、a < b ⇔ √a < √b。
つまり、中身が大きいほうがルートも大きい。
例1:√3 と √5

中身:3 < 5

→ √3 < √5

例2:√11 と √7

中身:11 > 7

→ √11 > √7

整数とルートの比較 ── 整数を「ルート化」

整数とルートを比べるときは、整数を 2乗してルート化する。

例3:√7 と 3 の大小

3 を √化:3 = √9

7 < 9 だから √7 < √9

→ √7 < 3

例4:4 と √15 の大小

4 = √16

15 < 16 → √15 < √16 = 4

→ √15 < 4

係数つきルート ── 全体を2乗にしてから

2√3 と 3√2 のように 係数がついた数の比較は、係数も中に取り込んでから大小を比べる。

手順:a√b = √(a²·b) に変形

2√3 = √(2² · 3) = √12

3√2 = √(3² · 2) = √18

12 < 18 → 2√3 < 3√2

例5:4√2 と 5

4√2 = √(16·2) = √32

5 = √25

32 > 25 → 4√2 > 5

負のルート ── 大小が逆転

マイナスがつくと、絶対値の大きいほうが小さくなる(数直線で左にあるから)。

例6:−√5 と −√3

絶対値:√5 > √3

マイナスをつけると逆転:−√5 < −√3

つまずきポイント:負の数で逆転
  • −2 と −3 で −3 のほうが小さいのと同じ。マイナスがつくと不等号が反転するイメージ。
  • 数直線をイメージするとミスが減る。「ルート3 ≒ 1.73」「ルート5 ≒ 2.24」を覚えていると感覚的にもわかる。

整数部分の見つけ方

√n が整数 n₁ と n₂ の間にあるとき、√n の整数部分は n₁。求め方は、n をはさむ2つの平方数を見つけること。

例7:√29 の整数部分

25 < 29 < 36 → √25 < √29 < √36

5 < √29 < 6

整数部分は 5

例8:√50 の整数部分

49 < 50 < 64 → 7 < √50 < 8

整数部分は 7

有理数と無理数

用語
有理数・無理数

有理数:分数(整数 / 整数)で表せる数。例 3, −5, 1/2, 0.25。

無理数:分数で表せない数。例 √2, √3, π。

有理数と無理数を合わせたものが「実数」。

√2、√3、√5 のような 平方数以外の整数のルートは、すべて無理数。小数で書くと 無限に続いて循環しない。

この章でつまずきやすいところ

ルートが入った数の大小は、見ただけだと整数と同じ感覚で判断してしまいがち。本文を読み進めるうちに「あれ、どっちが大きいんだっけ?」と止まる場面を、迷う前に整理しておきましょう。

ルートの中身だけ見て大きさを直感で決めてしまう

  • つまずく場面:「√7 と 3、どちらが大きい?」を本文で読んだ瞬間、√の中の 7 と外の 3 を素のまま比べて「7 のほうが大きいから √7 が大きい」と早合点しそうになる場面。
  • 克服のコツ:そろえて比べるのが鉄則。整数のほうを √化(3 = √9)してから中身どうしを比べる、という手順の順番を固定しておく。中身を比べるのは、両方がルートの形になってから。
  • ミニ例:3 を √9 と書き直すと、7 < 9 なので √7 < √9、つまり √7 < 3。中身を比べるのは「そろえた後」だけと覚える。

係数つきのルートを、係数だけで大きさを判断してしまう

  • つまずく場面:2√3 と 3√2 を比べる場面で、外についた 2 と 3 を見て「3 がついているほうが大きい」と決めたくなる瞬間。中身の 3 と 2 も気になって、どちらを優先すべきか手が止まる。
  • 克服のコツ:係数も中に取り込んでから比べるのが見分け方。a√b = √(a²·b) に変形して、片方の形(√のみ)にそろえてから中身比較へ進む。係数と中身を別々に見比べないこと。
  • ミニ例:2√3 = √(4·3) = √12、3√2 = √(9·2) = √18。12 < 18 なので 2√3 < 3√2。

マイナスがついたルートで不等号の向きを正の数と同じにしてしまう

  • つまずく場面:−√5 と −√3 を読んだとき、「√5 のほうが √3 より大きいから −√5 のほうも大きい」とそのまま書きそうになる場面。数直線をイメージしないと、ここで手が止まりやすい。
  • 克服のコツ:位置関係で考える。マイナスがつくと数直線の左側に移り、絶対値が大きいほど左=小さい。だから正の数の大小をそのまま持ち越さず、最後に不等号を反転させる手順を入れる。
  • ミニ例:絶対値は √5 > √3 だが、マイナスをつけると左右が逆転して −√5 < −√3。−2 と −3 で −3 のほうが小さいのと同じ感覚。

√n の整数部分を、中身 n の見た目から決めようとしてしまう

  • つまずく場面:「√29 の整数部分は?」と問われたとき、29 ÷ 2 のような割り算をしたり、「√25 が 5 だから √29 もだいたい 5 くらい?」と曖昧なまま進めて、5 か 6 か迷う場面。
  • 克服のコツ:はさむ平方数を 2 つ見つけるのが手順。n より小さい最大の平方数と、大きい最小の平方数で n をはさみ、ルートを外して整数の範囲に置き換える。「平方数ではさむ → ルートを外す」の順番を固定する。
  • ミニ例:25 < 29 < 36 だから √25 < √29 < √36、つまり 5 < √29 < 6。整数部分は 5。

練習問題

問題1(ルートどうし)
次の数の大小を不等号で示せ。
  1. √10 と √13
  2. √6 と √2
  3. −√7 と −√11
答えを見る

(1) √10 < √13 (2) √6 > √2 (3) −√7 > −√11(マイナスは逆転)

問題2(整数とルート)
次の数の大小を不等号で示せ。
  1. √14 と 4
  2. 5 と √24
  3. −3 と −√10
答えを見る

(1) √14 と √16 → √14 < 4

(2) √25 と √24 → 5 > √24

(3) −3 = −√9、−√10 のほうが絶対値大 → −3 > −√10

問題3(係数つき)
次の数の大小を不等号で示せ。
  1. 2√3 と √15
  2. 3√2 と 4
答えを見る

(1) 2√3 = √12、12 < 15 → 2√3 < √15

(2) 3√2 = √18、4 = √16、18 > 16 → 3√2 > 4

問題4(整数部分)
次のルートの整数部分を答えよ。
  1. √20
  2. √60
  3. √100
答えを見る

(1) 16 < 20 < 25 → 4

(2) 49 < 60 < 64 → 7

(3) √100 = 10(整数そのもの)

まとめ

  • ルートどうしの大小は 中身の大小と同じ。
  • 整数とルートを比べるときは、整数を √化(n = √(n²))。
  • 係数つきは a√b = √(a²·b) でルートにそろえる。
  • マイナスは 絶対値の大きいほうが小さい(不等号反転)。
  • 整数部分は はさむ平方数を見つけて求める。
  • √2, √3, √5 など平方数以外の整数のルートは 無理数。

もっと知る ── 発展・実生活(出典つき)

※ 教科書の内容に、信頼できる出典をもとにした発展・実生活・時事の話題を補足しています(教科書そのものではありません)。

A4・B5などの紙のタテヨコ比は「1:√2」実生活

A判やB判のコピー用紙は、短い辺と長い辺の比が1:√2になるように作られています。だから半分に折っても元と同じ形(相似)のままで、A4を2枚並べるとA3になります。これはISO 216という国際規格で決められた比率です。

出典:Wikipedia「2の平方根」

家庭のコンセント「100V」は最大で約141V実生活

コンセントの交流電圧「100V」は実効値とよばれる値で、電圧の最大値はその√2倍になります。√2≒1.41なので、瞬間的には約141Vまで上がっています。同じはたらきをする直流の電圧に直したのが実効値です。

出典:Wikipedia「実効値」

ピアノの半音の比は「2の12乗根」発展

ピアノなどの十二平均律では、1オクターブ(周波数が2倍)を12等分するので、となり合う音(半音)の周波数比は2の12乗根、つまり12回かけると2になる数(約1.059)になります。ルートの考え方を「12乗根」まで広げた身近な例です。

出典:Wikipedia「平均律」

√2は約4000年前から近似されていた発展

√2の値は無限に続いて循環しない無理数ですが、人類は古くからその近似値を求めてきました。紀元前のバビロニアの粘土板YBC 7289には六十進法で非常に精度の高い近似が刻まれ、古代インドでは577/408≒1.41421という分数が使われていました。

出典:Wikipedia「2の平方根」

√2が無理数であることは証明できる発展

「√2は分数で表せない」ことは、背理法という方法で証明できます。もし√2=M/N(これ以上約分できない分数)と表せると仮定すると、計算を進めるうちにMもNも偶数になってしまい、約分できないという前提と矛盾します。だから√2は無理数だと結論できます。

出典:Wikipedia「2の平方根」