$a>0$ のとき、不等式 $\sqrt{a+4} > \sqrt{a+16}$ を証明する問題です。証明の過程で、空欄(ヒ、フへ、ホ、マ)を埋める必要があります。

代数学不等式平方根大小比較証明
2025/4/4

1. 問題の内容

a>0a>0 のとき、不等式 a+4>a+16\sqrt{a+4} > \sqrt{a+16} を証明する問題です。証明の過程で、空欄(ヒ、フへ、ホ、マ)を埋める必要があります。

2. 解き方の手順

まず、(a+4)2(a+16)2(\sqrt{a+4})^2 - (\sqrt{a+16})^2 を計算します。
(a+4)2(a+16)2=(a+4)(a+16)=a+4a16=12(\sqrt{a+4})^2 - (\sqrt{a+16})^2 = (a+4) - (a+16) = a + 4 - a - 16 = -12
したがって、(a+4)2(a+16)2=(a+4)(a+16)(\sqrt{a+4})^2 - (\sqrt{a+16})^2 = (a + 4) - (a + 16) となります。
ここで問題文をよく見ると、
(a+4)2(a+16)2=(a+a+16)(a+フヘ)(\sqrt{a+4})^2 - (\sqrt{a+16})^2 = (a + \text{ヒ} \sqrt{a} + 16) - (a + \text{フヘ})
のように式変形されていることが分かります。
これは明らかに誤りです。不等式 a+4>a+16\sqrt{a+4} > \sqrt{a+16} が成立しないことを証明しようとしているものと考えられます。
(a+4)2(a+16)2=a+4(a+16)=12(\sqrt{a+4})^2 - (\sqrt{a+16})^2 = a+4 - (a+16) = -12
次に、12=a-12 = \text{ホ} \sqrt{a} となるように、ホを決定します。 これはありえません。
しかし、問題文の流れに従い、(a+4)2<(a+16)2(\sqrt{a+4})^2 < (\sqrt{a+16})^2 を示すことを目指します。
以下のように問題文を修正して考えます。
a>0a>0 のとき、不等式 a+4<a+16\sqrt{a+4} < \sqrt{a+16} を証明せよ。
[証明]
両辺の平方の差を考えると
(a+4)2(a+16)2(\sqrt{a+4})^2-(\sqrt{a+16})^2
=(a+4)(a+16)= (a+4)-(a+16)
=a+4a16=12= a+4-a-16 = -12
=a= \text{ホ} \sqrt{a} (ありえない)
両辺の平方の差を考えると、
(a+4)2(a+16)2=(a+4)(a+16)=12(\sqrt{a+4})^2-(\sqrt{a+16})^2 = (a+4) - (a+16) = -12
したがって、12<0-12 < 0 です。
ゆえに、(a+4)2<(a+16)2(\sqrt{a+4})^2 < (\sqrt{a+16})^2
a+4>0,a+16>0\sqrt{a+4}>0, \sqrt{a+16}>0 であるから
a+4<a+16\sqrt{a+4} < \sqrt{a+16}
ヒ: 空欄を埋めるような適切な数字はない
フへ: 16
ホ: 空欄を埋めるような適切な数字はない
マ: 0

3. 最終的な答え

ヒ:空欄を埋める適切な値はない
フヘ:16
ホ:空欄を埋める適切な値はない
マ:0
不等号の向きに注意し、問題文の意図を汲み取ると上記のようになります。

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