$\sqrt{2}$ が無理数であることを利用して、$2\sqrt{2} + 1$ が無理数であることを背理法で証明する。空欄を埋める問題。

数論無理数背理法証明平方根
2025/5/22

1. 問題の内容

2\sqrt{2} が無理数であることを利用して、22+12\sqrt{2} + 1 が無理数であることを背理法で証明する。空欄を埋める問題。

2. 解き方の手順

22+12\sqrt{2} + 1 が有理数であると仮定する。
このとき、22+1=a2\sqrt{2} + 1 = a とおくと、aa は有理数である。
この式を変形して、2\sqrt{2} について解くと、
2=a12\sqrt{2} = \frac{a-1}{2}
aa が有理数なので、a1a-1 も有理数であり、a12\frac{a-1}{2} も有理数となる。
したがって、2\sqrt{2} は有理数となるが、これは 2\sqrt{2} が無理数であることに矛盾する。
よって、22+12\sqrt{2} + 1 は無理数である。

3. 最終的な答え

ア:有理数

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