平方根を含む方程式の解法: √(x+1) + 2 = x の解の求め方

中学数学

平方根を含む方程式を解くとき、まずは変数を整理し、解法のステップを順を追って進めることが重要です。今回の問題では、√(x+1) + 2 = x という方程式を解き、x の値を求める方法について解説します。

問題の整理と移項

まずは与えられた方程式を整理します。問題の方程式は、√(x+1) + 2 = x です。この式から、まずは移項を行い、平方根を含む部分を独立させます。移項すると、次のようになります。

√(x+1) = x – 2

これで、平方根を含む部分が独立した形になります。

両辺を2乗して解く

次に、この式の両辺を2乗します。平方根を解消するために、この操作を行います。

(√(x+1))² = (x-2)²

これを計算すると、左辺はx + 1、右辺はx² – 4x + 4となり、次の式が得られます。

x + 1 = x² – 4x + 4

この式を整理すると、次のようになります。

0 = x² – 5x + 3

解の公式を使った解法

ここで得られた二次方程式 x² – 5x + 3 = 0 を解の公式で解きます。解の公式は次のように表されます。

x = { -(-5) ± √((-5)² – 4 × 1 × 3) } / 2 × 1

これを計算すると。

x = {5 ± √(25 – 12)} / 2

x = {5 ± √13} / 2

解の確認と妥当性の検証

解の公式を用いて得られた解は、x = (5 + √13)/2 または x = (5 – √13)/2 です。しかし、元の式に戻って確認しないと、答えが妥当かどうかはわかりません。元の式 √(x+1) + 2 = x を満たす解が必要です。

まず、x = (5 + √13)/2 の場合、この解は正であり、元の式に代入しても問題なく成立します。

次に、x = (5 – √13)/2 の場合、この解は 2 より小さい値となり、√(x+1) の部分が負の値になるため、現実的ではありません。したがって、この解は不適切です。

最終的な解答

以上のように、問題の方程式 √(x+1) + 2 = x の解は、x = (5 + √13)/2 のみが妥当な解です。もう一つの解は現実的ではないため、最終的な答えはこの解であることが確認されました。

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