$a, b$ がともに有理数であることは、$a+b$ が有理数であるための何条件か(必要条件、十分条件、必要十分条件、どれでもない)を答える問題です。

数論有理数必要十分条件数学的証明条件
2025/7/20

1. 問題の内容

a,ba, b がともに有理数であることは、a+ba+b が有理数であるための何条件か(必要条件、十分条件、必要十分条件、どれでもない)を答える問題です。

2. 解き方の手順

まず、a,ba, b がともに有理数であるならば、a+ba+b は有理数であるかを確認します。
次に、a+ba+b が有理数であるならば、a,ba, b はともに有理数であるかを確認します。
* a,ba, b がともに有理数であるとき、aabb はそれぞれ分数で表すことができます。
a=pq,b=rsa = \frac{p}{q}, b = \frac{r}{s} (ただし、p,q,r,sp, q, r, s は整数、q,s0q, s \neq 0)
このとき、a+b=pq+rs=ps+qrqsa + b = \frac{p}{q} + \frac{r}{s} = \frac{ps + qr}{qs} となります。
ps+qrps + qrqsqs は整数なので、a+ba+b は有理数です。
したがって、a,ba, b がともに有理数であるならば、a+ba+b は有理数です。
つまり、a,ba, b がともに有理数であることは、a+ba+b が有理数であるための十分条件です。
* a+ba+b が有理数であるとき、a,ba, b はともに有理数とは限りません。
例えば、a=2,b=2a = \sqrt{2}, b = -\sqrt{2} のとき、a+b=0a+b = 0 であり、0 は有理数ですが、aabb は無理数です。
したがって、a+ba+b が有理数であるならば、a,ba, b はともに有理数とは限りません。
つまり、a,ba, b がともに有理数であることは、a+ba+b が有理数であるための必要条件ではありません。
以上の考察から、a,ba, b がともに有理数であることは、a+ba+b が有理数であるための十分条件であるが、必要条件ではありません。

3. 最終的な答え

十分条件

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