【数学Ⅱ】指数関数と対数関数02:累乗根の定義

指数関数と対数関数
さん
さん

今日の板書はこれ!

累乗根の定義

\(n\) を正の整数とする。

\(n\) 乗すると実数 \(a\) になる実数、つまり \(x^n=a\) を満たす実数 \(x\)\(a\) の \(n\) 乗根 という。

正のものを \(\sqrt[n]{a}\)(「\(n\) 乗根 \(a\)」と読む)、負のものを \(-\sqrt[n]{a}\) と表す。

\(a\) の2乗根(平方根)・3乗根(立方根)・4乗根・…をまとめて \(a\) の累乗根 という。

※ \(\sqrt[2]{a}=\sqrt{a}\)、\(\sqrt[n]{0}=0\)

例題1

次の値を求めよ。
(1) 8の3乗根
(2) 81の4乗根


▼ 解答

(1) 3乗して8になる実数(\(x^3=8\) を満たす実数 \(x\))

\(\sqrt[3]{8}=\sqrt[3]{2^3}=2\)

(2) 4乗して81になる実数(\(x^4=81\) を満たす実数 \(x\))

\(\sqrt[4]{81}=\sqrt[4]{3^4}=3\) \(-\sqrt[4]{81}=-\sqrt[4]{3^4}=-3\)

※ \(\sqrt[4]{81}=\pm 3\) ではないので注意

\(\sqrt[n]{a^n}=a\)…中身がそろったら√をはずせる、と覚えてOK(\(a>0\))

生徒
生徒

もっと詳しく願いします!!

現役教員として数学を教えている「さん」と申します。

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でも大丈夫!このサイトでは、私が受けた質問や、つまずきポイントをもとに、わかりやすく解説していきます。

意味から理解し、噛み砕き方をマスターしましょう!!

「8の3乗根」を求めてみよう

さん
さん

例えば、こんな問題を考えてみよう。

例題1

次の値を求めよ。
(1) 8の3乗根
(2) 81の4乗根

生徒
生徒

「3乗根」…?平方根なら聞いたことありますけど、初めて見る言葉です…。

さん
さん

実は平方根の仲間なんだ。ポイントになる知識を、順番に見ていこう。

解くために必要な3つの知識

① n乗根の定義:「n乗するとaになる数」

さん
さん

まずは、よく知っている平方根から考えてみよう。

例えば「2乗すると9になる数」を考えると、\(3^2=9\)、\((-3)^2=9\) なので、\(3\) と \(-3\) の2つが見つかります。

この2つが \(9\) の平方根 でした。

これと同じことを、2乗ではなく \(n\) 乗で考えたものが \(n\) 乗根 です。

つまり、\(n\) 乗すると \(a\) になる実数、式で書くと \(x^n=a\) を満たす実数 \(x\) のことを「\(a\) の \(n\) 乗根」といいます。

そして、2乗根(平方根)・3乗根(立方根)・4乗根・…をすべてまとめて 累乗根 と呼びます。

② 記号の書き方・読み方

\(a\) の \(n\) 乗根のうち、正のものを \(\sqrt[n]{a}\) と書き、「\(n\) 乗根 \(a\)」と読みます。

負のものは \(-\sqrt[n]{a}\) と表します。

普段使っている \(\sqrt{a}\) は、実は \(\sqrt[2]{a}\) の「2」を省略した書き方です。

また、\(\sqrt[n]{0}=0\) です。

③ 注意:nが奇数か偶数かで、個数が変わる

\(n\) が奇数のとき、\(a\) の \(n\) 乗根は \(\sqrt[n]{a}\) の1個だけ です。

例えば「8の3乗根」の候補に \(-2\) を入れてみると、\((-2)^3=-8\) となって8になりません。

\(n\) が偶数のとき、正の数 \(a\) の \(n\) 乗根は \(\sqrt[n]{a}\) と \(-\sqrt[n]{a}\) の2個 あります。

9の平方根が \(3\) と \(-3\) の2つあったのと同じです。

実際に解いてみよう

さん
さん

じゃあ、その知識を使って解いていくよ。計算のコツは「中身を \(n\) 乗の形にそろえる」ことなんだ。

例題1

次の値を求めよ。
(1) 8の3乗根
(2) 81の4乗根

(1) 8の3乗根は、3乗すると8になる実数、つまり \(x^3=8\) を満たす実数 \(x\) です。

ここで \(8=2^3\) と3乗の形にそろえると、\(\sqrt[3]{8}=\sqrt[3]{2^3}\) となり、√がはずせて \(\sqrt[3]{8}=2\) と求められます。

3は奇数なので、答えは \(2\) の1個だけ です。

(2) 81の4乗根は、\(x^4=81\) を満たす実数 \(x\) です。

\(81=3^4\) と4乗の形にそろえると \(\sqrt[4]{81}=\sqrt[4]{3^4}=3\)。

4は偶数なので \(n\) 乗根は2個あり、答えは \(3\) と \(-3\) です。

ここで1つ注意です。

\(\sqrt[4]{81}=\pm 3\) と書くのは誤り です。

記号 \(\sqrt[4]{81}\) は「正の方」だけを表す約束なので、\(\sqrt[4]{81}=3\)、負の方は \(-\sqrt[4]{81}=-3\) と書き分けます。

生徒
生徒

中身を \(n\) 乗の形にそろえたら、√がはずせるんですね!

さん
さん

その通り!\(\sqrt[n]{a^n}=a\)(\(a>0\))の形で覚えておくと計算がラクだよ。

練習問題

練習1

次の値を求めよ。

(1) \(\sqrt[3]{64}\)
(2) \(\sqrt[3]{1}\)
(3) \(\sqrt[4]{\frac{1}{16}}\)

ヒントを見る

中身を \(n\) 乗の形にそろえよう。
\(64=4^3\)、\(1=1^3\)、\(\frac{1}{16}=\left(\frac{1}{2}\right)^4\)

答えを見る

(1) \(\sqrt[3]{64}=\sqrt[3]{4^3}=4\)
(2) \(\sqrt[3]{1}=\sqrt[3]{1^3}=1\)
(3) \(\sqrt[4]{\frac{1}{16}}=\sqrt[4]{\left(\frac{1}{2}\right)^4}=\frac{1}{2}\)

まとめ:累乗根の定義

さん
さん

さて、今回のまとめだよ!

累乗根の定義

\(x^n=a\) を満たす実数 \(x\) = \(a\) の \(n\) 乗根(まとめて累乗根という)

正のものが \(\sqrt[n]{a}\)、負のものが \(-\sqrt[n]{a}\)

\(n\) が奇数 → \(\sqrt[n]{a}\) の1個だけ/\(n\) が偶数 → \(\pm\sqrt[n]{a}\) の2個

計算のコツ:\(\sqrt[n]{a^n}=a\)(中身を \(n\) 乗の形にそろえて√をはずす)

生徒
生徒

また一つ賢くなった!

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