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平方根の加減と有理化 ── √ の足し算と分母払い

ルートの掛け算・割り算は中身を計算するだけでしたが、足し算・引き算はちょっと違う。同じ √b どうしでないとまとめられません。文字式の同類項と同じ考え方です。また、分母にルートが残るのは中学では「未完成」。有理化で分母から √ を消すまでが計算のお作法です。

ルートの加減 ── 同じ √b どうしのみ

原理
ルートの加減
a√b + c√b = (a + c)√b ── 文字式の「同類項」のように扱う。
例1:2√3 + 5√3

「√3」を共通の文字とみなして係数だけ足す

= (2 + 5)√3

= 7√3

例2:4√2 − √2

= (4 − 1)√2 = 3√2

つまずきポイント①:違う中身は計算できない
  • √2 + √3 はそのまま。これ以上まとめられない
  • ×(誤)√2 + √3 = √5 ← 絶対に違う!
  • 文字で言えば、x + y を 1 文字にできないのと同じ。√2 と √3 は別の「文字」と考える。

簡単化してから足す

一見違う中身でも、簡単化すると同じ √b になる場合は計算できる。これがポイント!

例3:√8 + √18

それぞれ簡単化:

√8 = 2√2、√18 = 3√2

→ 2√2 + 3√2 = 5√2

例4:√27 + √12 − √48

√27 = 3√3、√12 = 2√3、√48 = 4√3

= 3√3 + 2√3 − 4√3 = (3+2−4)√3 = √3

例5:√50 − √32 + √2

√50 = 5√2、√32 = 4√2、√2 = √2

= 5√2 − 4√2 + √2 = 2√2

有理化 ── 分母のルートを消す

用語
有理化
分母にあるルートを 整数化する操作。分母分子に同じルートをかける。

分母がルートのまま残るのは、未完成。これを次のように直す:

基本:1/√b → √b/b

1/√2 の分母分子に √2 をかける:

1/√2 × √2/√2 = √2 / (√2)²

= √2 / 2

例6:1/√3

= 1/√3 × √3/√3 = √3 / 3

例7:5/√7

= 5/√7 × √7/√7 = 5√7 / 7

例8:3/(2√2)

= 3/(2√2) × √2/√2 = 3√2 / (2·2)

= 3√2 / 4

計算の最後は必ず有理化+簡単化

答えに分母 √ や中身に平方数が残らないようにするのが 最終形

例9:6/√12

分母 √12 をまず簡単化:√12 = 2√3

6/(2√3) = 3/√3 = 3√3/3 = √3

最終形までスムーズ。

つまずきポイント②:かけすぎに注意
  • 1/√8 の分母 √8 = 2√2 と簡単化してから有理化すると、少ない数で済む
  • 1/√8 を直接 √8 倍すると 1·√8 / 8 = √8/8 = 2√2/8 = √2/4。同じ結果だが回り道。
  • 先に簡単化してから有理化する習慣が、計算量を減らす。

平方根の加減は文字式と同じ感覚

  • √の中が同じものだけ加減できる。2√3+5√3=7√3。
  • √12のような数は、先に 2√3 のように簡単にしてから同類項を探す。
  • 分母に√があるときは、分母と同じ√を分子分母にかけて有理化する。
  • 有理化後も約分できる場合があるので、最後に係数を整理する。
例:√12+√27−√3

√12=2√3、√27=3√3。したがって 2√3+3√3−√3=4√3。

練習問題

問題1(加減)
次を計算しなさい。
  1. 3√2 + 5√2
  2. 7√5 − 4√5
  3. √3 + √12
  4. √50 − √8
  5. √75 + √48 − √27
答えを見る

(1) 8√2

(2) 3√5

(3) √3 + 2√3 = 3√3

(4) 5√2 − 2√2 = 3√2

(5) 5√3 + 4√3 − 3√3 = 6√3

問題2(有理化)
次の分母を有理化しなさい。
  1. 1/√5
  2. 2/√3
  3. 4/√8
  4. 5/(3√2)
答えを見る

(1) √5/5

(2) 2√3/3

(3) √8 = 2√2 と簡単化 → 4/(2√2) = 2/√2 = 2√2/2 = √2

(4) 5/(3√2) × √2/√2 = 5√2/6

問題3(混合)
次を計算しなさい。
  1. √2 + 1/√2
  2. √12 − 3/√3
答えを見る

(1) 1/√2 = √2/2。√2 + √2/2 = 2√2/2 + √2/2 = 3√2/2

(2) √12 = 2√3、3/√3 = √3。2√3 − √3 = √3

まとめ

  • ルートの加減は 同じ √b どうしのみ。同類項のようにまとめる。
  • 違う見た目でも 簡単化すると同じになる場合は計算できる。
  • 分母にルートが残ったら 有理化:分母分子に同じ √ をかける。
  • 簡単化 → 有理化 の順番が計算をラクにする。
  • 最終形:ルートの中に平方数なし、分母にルートなし