負の数の平方根同士の掛け算

以下の説明について,予め「数学的には厳密さがやや欠けるかもしれません」ということをお断りしておきます.

虚数単位 \(i\) は \(i^2=-1\) と約束されています.これは『\(i\)は2乗して\(-1\)になる数』です.虚数ですね.記法として

$$\sqrt{-1}=i$$

としています.

\((-i)^2\)はどうでしょうか,\(-1\)ですね.\(\sqrt{-1}\)は\(\pm i\)のうち虚部が正の方,つまり\(+i\),を表すことにしています.

\(a>0\)のとき

$$\sqrt{-a}=\sqrt{a}i $$

とします.また,\(-a\)の平方根は,\(\pm \sqrt{a}i\)とかけます.

つまり,

\(\sqrt{-3}=\sqrt{3}i\)

であり,\(-8\)の平方根は\(\pm \sqrt{-8}=\pm 2\sqrt{2}i\) である.

\(\sqrt {-1}\times \sqrt{-1}\)は2乗して\(-1\)になるもの同士掛け算しているので答えは\(-1\)となります.これを\(\sqrt {-1}\times \sqrt{-1}=\sqrt{(-1)\times (-1)}=\sqrt{(-1)^2}=\sqrt{1}=1\) とするのは間違いです.

\(\sqrt{-8}\times \sqrt{-2}\)も 同様です.根号の中を先に計算してはいけません.あくまでも約束にしたがって

$$\sqrt{-8}\div \sqrt{-2}=\sqrt{8}i \div\sqrt{2}i=\displaystyle{\frac{\sqrt{8}i}{\sqrt{2}i}}=\sqrt{\frac{8}{2}}=2$$

\(\sqrt{a}\times \sqrt{b}=\sqrt{ab}\)は\(a>0, b>0\)の条件があります.

ですから,\(\sqrt{-2}\times \sqrt{-3}\)の計算のような場合には,先に\(\sqrt{-2}=\sqrt{2}i\),\(\sqrt{-3}=\sqrt{3}i\) として計算を始めること.