Mathematics
มัธยมต้น

有理数 無理数の見分け方がわからない…

有理数と無理数

คำตอบ

「有理数/無理数」は実数の中の分類でして、有理数は「ふたつの整数m,nを用いてm/nと書かれる数」として定義されます。一方で、無理数は「実数の中で有理数でない数」と定義されます。

そのため、どのようなふたつの整数m,nを持ってきたとしても、m/nと表せない実数が無理数となります

さて、こう聞くと「じゃあ無理数の実態ってなんやねん」という感じがしますが、実際に研究としても、無理数の実態が完全に解明されているわけではないです。超越数論というのがありますが、まだまだ未解明のものが沢山ありますしね(無理数か有理数かどうかさえ分かっていない例がいくつもあったはずです)

しかし、今問題なのはそういう「理論上でも全ては知られてませ〜ん」ということではなくて、今現在どういうものが現れうるか、ということですけれども、たとえば中学の範囲では、平方数では無い自然数nに対して、その平方√nは無理数になります。あるいは円周率もそのひとつになります

その観点で言えば、極めで暴力的な表現を用いれば、「√と円周率の絡むものは無理数になりがち」ということになるわけです(が、√や円周率が出てくれば必ず無理数ということはなく、たとえば、√4やπ-π=0は当然有理数ですね。この手のことには必ず内実がなにか、そしてなぜ有理数でないのか、そういう議論が必要になります)

その点で、質問者さんの疑問は極めて自然かつ妥当な疑問だと思います!

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有理数と無理数は、「分数で表せるか」によって見分けられます。

有理数: 整数と分数の両方を含む数で、分数(整数÷整数)で表すことができます。小数で表す場合、有限小数か循環小数になります。例えば、1/2(0.5)、3/4(0.75)、-2、0などが有理数です。0 は 0/a (a≠0) と表せるため、有理数として分類されます。循環小数(例えば、0.333...)も分数で表せる(0.333...=1/3)ため、有理数になります。

無理数: 分数で表せない実数です。小数で表すと、無限小数であり、かつ非循環小数(同じ数字の並びが永遠に繰り返されない)になります。円周率(π ≈ 3.14159…)や、2の平方根(√2 ≈ 1.414…)、3の平方根(√3)などが無理数の代表例です。ただし、√4 = 2 や √9 = 3のように、平方根が整数になる場合は有理数です。

見分け方の手順:

分数で表現可能か確認する: 与えられた数が分数(整数 ÷ 整数)で表せるなら有理数です。
小数表現を確認する: 分数で表せない場合、小数で表現し、それが有限小数か循環小数であれば有理数、無限小数で非循環であれば無理数です。
平方根の場合: 平方根内の数が整数の2乗で表せるなら有理数、そうでなければ無理数です。例えば、√25は有理数(5)ですが、√7は無理数です。
無理数から探す: 問題を解く際には、まず無理数を特定し、残りの数が有理数であると考える、という戦略も有効です。

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