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x+1/xの計算について
次の問題、
x+1/3のとき、x-1/xの値を求めよ
の解答が
プラス・マイナス・ルート5
となっています。
展開すると「5」が導かれることはわかるのですが、なぜ、プラスとマイナスの2とおりで、しかも「ルート5」になるのかがどうしてもわかりません。
回答
おはようございます。
「 $ x + \dfrac{1}{x} = 3 $ 」のとき、ですね。
=5になるところまでの式の変形はわかったのですね。
そこからなぜ $ \pm \sqrt{5} $ が出てくるのか、という質問ですね。
では、平方根の復習から。
2乗したら4になる数を「4の平方根」とよび、「4の平方根は2とー2」です。
ある数を2乗したら9になったとしたら、「ある数」は9の平方根で、「ある数は3かー3です」あるいは「3とー3が考えられます」です。
ある数を2乗したら3になったとしたら、「ある数」は3の平方根で、「ある数は1.7320508…か-1.7320508…」です。
この長ったらしい小数を書くのは大変だから記号を使うことにしました。
「ある数」は3の平方根で、「ある数は $ \sqrt{3} か -\sqrt{3} です」$
同じように、$ 〇^2 = △ $ のとき、〇= $ \sqrt{△} か、〇= -\sqrt{△} $、まとめて〇= $ \pm \sqrt{△} $ と書きます。
$ x- \dfrac{1}{x} $ を〇だと思えば、$ 〇^2 = 5 $ なのですから、〇= $ \sqrt{5} か、〇= -\sqrt{5} $、まとめて〇= $ \pm \sqrt{5} $ ですね。
もともと$ x + \dfrac{1}{x} = 3 $ を満たす数は2個あるのです。この両辺にxをかけて、移項して2次方程式にしてから、解の公式でxを求めると $ x= \dfrac{3 \pm \sqrt{5} }{ 2 } $ です。そもそも問題を出された時からxの値は1つに決まっていないのです。ですからどちらのxの値を使うかによって$ x- \dfrac{1}{x} $ の値も2個出てきます。
これでわかりますか?
わかったとか、まだこのへんがわからないとか、コメント欄に反応を書いてください。
なるほど。私は 5²-4=5 のところばかりに目が行っていました。 実際には(x〜1/x)² と等しいのですよね。 要は◯²の◯を求めるから、ルートが使われて、プラス・マイナス符号が付される、という訳ですね。 ありがとうございました。