①や②が整数⇒√内が0、
と直ちにするのは問題ありと思います
√内が平方数であれば√は取れます
約分できて①や②が整数になる可能性も
（この段階では）あり得ます
そこを論じないで進めるのはまずいです
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根号内の式は完全平方式になり得ないからということを言えば良いですか？