問題は、a, b が有理数のとき、$a + b\sqrt{2} = 0$ ならば $a = b = 0$ であることを証明する過程の穴埋め問題です。

数論無理数背理法有理数証明
2025/5/22

1. 問題の内容

問題は、a, b が有理数のとき、a+b2=0a + b\sqrt{2} = 0 ならば a=b=0a = b = 0 であることを証明する過程の穴埋め問題です。

2. 解き方の手順

まず、a+b2=0a + b\sqrt{2} = 0bb がアであると仮定します。
次に、a+b2=0a + b\sqrt{2} = 0 より、2\sqrt{2} をイの形で表します。
すると、イは有理数であるから、2\sqrt{2} も有理数となり矛盾します。
よって、b=b = ウとなります。
このとき、a+b2=0a + b\sqrt{2} = 0 より、a=a = ウとなります。
したがって、a+b2=0a + b\sqrt{2} = 0 ならば a=b=0a = b = 0 であることが証明できます。
手順1:アを求める
a+b2=0a+b\sqrt{2}=0bbがアであると仮定すると、とあるので、この証明は背理法で行われています。よって、アには「0でない」が入ります。
手順2:イを求める
a+b2=0a+b\sqrt{2} = 0 より、2\sqrt{2} について解きます。
b2=ab\sqrt{2} = -a
2=ab\sqrt{2} = -\frac{a}{b}
よって、イにはab-\frac{a}{b}が入ります。
手順3:ウを求める
イが有理数であることから矛盾が生じ、したがって、b=ウとなります。背理法なので、bは0でないと仮定したことが誤りだったということです。したがって、ウには「0」が入ります。
b=0b=0のとき、a+b2=0a+b\sqrt{2}=0より、a=0a=0となります。

3. 最終的な答え

ア:0でない
イ:ab-\frac{a}{b}
ウ:0

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