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両辺が=で結ばれている場合の両辺2乗について

    Beat Pop (id: 2750) (2024年2月2日23:53)
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    A>=0, B>=0のとき、A=Bは両辺ともに0以上であるから、2乗しても同値と書いてあったのですが、これは裏を返せば、A=Bがともに0以上でないと2乗しても同値になるとは限らないということですか?自分は=で結ばれているから2乗しても値は同値のままだと思うのですが...。このところを分かりやすく教えていただけるとありがたいです。 追記-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- <疑問が出てくるきっかけとなった問題> 点(3, 3)と直線nx-y-2n-1=0の距離が4となるようなnの値を求める。 |3n-3-2n-1|/√(n^2 + 1) = 4 |n - 4| = 4√(n^2 + 1) "両辺ともに0以上であるから、2乗しても同値なので、" 両辺を2乗して、n^2-8n+16=16(n^2 + 1) n(15n+8)=0 よって、n=0, -8/15 <疑問に思ったこと> 上記の""で囲った部分について、自分はその前に=で結ばれた式が成り立っているので、両辺ともに0以上でなくても、2乗して両辺が同値になるのではないのかと疑問に思いました。

    回答

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年2月3日9:22)
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    Beat Popさん、こんにちは。 A=Bが成立しているのなら、A²=B²はかならず成り立ちますが、A²=B²が成り立っている(例えば2²=(-2)²)からと言ってA=B(2=-2)が成り立つとは限りませんね。 そういうわけで、A=BとA²=B²は同値ではありません。 「同値のまま」という言葉を使っていますが、その使い方はおかしいです。「これとこれは同値です」というように、必ず2つのものをペアにして考えます。「=で結ばれているから2乗しても=が成り立つ」は正しいのですよ。でも2つの式は同値ではありません。 これで大丈夫ですか? これを読んだら、わかったとか、まだこのへんがわからないから説明してほしいとか、コメント欄になにか返事を書いてください。よろしく。 =============== 追記 02/03 19:15~ 絶対値の式を2乗するときは大丈夫なんです! そもそもA=BもA=-Bも両辺を2乗してしまうと同じ式A²=B²になってしまいます。 だからA=Bを考えているつもりが、2乗した後は両方の式をいっぺんに扱ってしまうことになるのです。 だから普通は同値ではなく、A=-Bから得られることまで出てきてしまい、判断して捨てなければならない事態になります。 しかし、絶対値の式は|A|=Bと書かれていますが、実はA=BとーA=Bの両方をもともと含んでいますから、2乗しても同値です! これでどうでしょうか?
    Beat Pop (id: 2750) (2024年2月3日16:55)
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    自分の質問内容が曖昧で分かりづらいものだと思ったので、最初にした質問を具体的なものにした質問内容を追記しました。ご回答お願いします。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年2月3日19:19)
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    なるほど、初めから具体的に書いてくれた方がよかったですね。上の回答に追記したので読んでください。

    Beat Pop (id: 2750) (2024年2月3日22:52)
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    ご返信ありがとうございます。なるほど。つまり、2乗すると新たな情報(くさぼうぼうさんの例をお借りして言うとA=Bを考えていたときのA=-B)が加わってしまうことがあるが、絶対値の場合はもともと|A|=|-A|であるのでどちらの情報にも対応したものであるから、2乗しても問題ないということですか?しかし、自分の質問上に挙げた解答例の"両辺ともに0以上であるから、2乗しても同値なので、" の意味がまだよく分かりません。くさぼうぼうさんの説明を聞くと両辺ともに0以上であるから、2乗しても同値というのはおかしい気がするのですが,,,。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年2月3日23:23)
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    やはりその説明はおかしいと思います。 よくあるのは不等式の場合で、A<Bを2乗したA²<B²はA<Bと同値ではないです。 A=-4,B=1の場合などです。 AもBも正であることが分かっている(確認できる)場合は2乗してもその不等式は成立します。 でも正にも負にもなりうる場合は2乗してはダメです。 こういう場合によく「両辺とも正だから2乗して大丈夫」という言葉が出てきます。解説を解は人はそれと混同してしまったのかもしれません。 もともと等号で結ばれた両辺を2乗したって、その等式が成り立つことは明らかで、両辺とも負であっても2乗した等式は成り立ちます。正と負がイコールで結ばれているはずはないし。 A=Bもときは(A,Bに条件を付けなくたって)A²=B²は成り立ちます。でもそのあと、A²=B²を変形したり調べたりしている時にはA=-Bの場合も入り込んでいるから、最後に解を吟味しないといけませんよ。 これでどうでしょうか?

    Beat Pop (id: 2750) (2024年2月4日14:05)
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    ご返信ありがとうございます。自分でも説明していてどこかおかしいなと感じたのですが、くさぼうぼうさんがうまく言語化してくださったおかけでスッキリしました。とりあえず質問上に載せた解答例の解説のことは気にせずに先に進もうと思います。問題を解いていくうちにわかることもあるかもしれないので。質問に回答していただき、ありがとうございました。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年2月4日16:57)
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    そうですね、うまく説明ができていない気がして申し訳ないです。

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