2 次方程式 を解き、解をすべて求めなさい。
因数分解による 2 次方程式の解き方
ならば または を使い、 のような 2 次方程式を、整理して因数分解してから解ける
前提
- 1 次方程式の解き方 (中学数学 方程式)
- 因数分解 (中学数学 数と式)
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- 分数のたし算・ひき算 (算数 計算と数のきまり)
- 分数のかけ算・わり算 (算数 計算と数のきまり)
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- 逆算(□ を求める) (算数 計算と数のきまり)
- 正負の数の加法・減法 (中学数学 数と式)
- 四則の混じった計算の順序 (算数 計算と数のきまり)
- 正負の数の乗除・累乗と四則混合 (中学数学 数と式)
- 分配法則を使った計算のくふう (算数 計算と数のきまり)
- 文字式の計算(同類項・分配法則) (中学数学 数と式)
- 1 次方程式の解き方 (中学数学 方程式)
- 乗法公式による展開 (中学数学 数と式)
- 因数分解 (中学数学 数と式)
説明
のように、文字 の 2 乗をふくむ方程式(2 次方程式)を、因数分解を使って解けるようになります。式を「かけ算の形」に直すと、1 次方程式を 2 つ解くだけで答えが求められます。面積や数の関係から式を立てたときなど、2 次方程式が出てくる場面で広く使います。
なぜそうしてよいのか
もとになるのは「2 つの数をかけて 0 になるなら、少なくとも一方は 0 である」という性質です。 で、もし も も 0 でなければ、0 でない数どうしの積は 0 になりません。だから ならば または です。逆に または なら、積 はたしかに 0 になります。
そこで、2 次方程式を「右辺が 0、左辺が積の形」に直します。たとえば は、たして 、かけて になる 2 数 と を使って と因数分解できます。すると方程式は となり、上の性質から または です。これで 2 次方程式が 1 次方程式 2 つに分かれ、 が求まります。
大事なのは、右辺が 0 であることです。 のように右辺が 0 でないと、「どちらかが 6」とはいえません( のように、どちらも 6 でなくても積は 6 になります)。
手順
移項して、右辺を 0 にする( の形にする)。かっこがあれば展開し、同類項をまとめる
左辺の各項に共通な数があれば両辺をその数でわるか、くくり出して式を簡単にする
左辺を因数分解して、 のような積の形にする
「積が 0 なら、どちらかが 0」を使い、 または と 2 つの 1 次方程式に分ける
それぞれの 1 次方程式を解き、解をすべて書く(同じ解になるときは 1 つ)
例題
2 次方程式 の解をすべて求めよ。
例題の解答
手順 1: 右辺の 12 を移項して、 とする。
手順 2: 各項に共通な数はないので、このまま進む。
手順 3: たして 、かけて になる 2 数を探すと と 。よって 。
手順 4: 積が 0 なので、 または 。
手順 5: または 。
(確かめ: 、 で、どちらも成り立つ。)
答え:
よくある誤り
右辺を 0 にしないまま因数分解してしまう誤り。たとえば から「 または 」とするのは誤り。正しくは と右辺を 0 にしてから とする
両辺を でわってしまう誤り。 を でわって だけにすると、 の解を落とす( のときは 0 でわることになる)。正しくは 、 より
因数分解した式から解の符号を逆にし忘れる誤り。 から とするのは誤り。正しくは より 、 より
のように同じ因数が 2 つのとき、解を 2 つあると思い込む誤り。正しくは だけなので、解は の 1 つ
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
入口の問題
この技能を使う問題
についての 2 次方程式 を解け。解をすべて求めよ。
を定数とする。 についての 2 次方程式 の解の 1 つが であるとき、もう 1 つの解を求めよ。
関数 のグラフと直線 が、2 点 , で交わっている。ただし、点 の 座標は負、点 の 座標は正である。原点を とするとき、 の面積は何 か求めよ。ただし、座標の 1 目盛りを 1 cm とする。
関数 のグラフと直線 が、2 点 , で交わっている。ただし、点 の 座標は点 の 座標より小さいものとする。原点を とするとき、 の面積を求めよ。ただし、座標の 1 目もりの長さは とする。
2 次方程式 を解き、解をすべて求めなさい。
関数 のグラフと直線 が 2 点 , で交わっている。ただし、点 の 座標は点 の 座標より小さい。原点を とし、座標の 1 目もりを とする。
の面積は何 か求めなさい。
関数 のグラフと直線 が 2 点 , で交わっている。ただし、点 の 座標は負、点 の 座標は正である。また、 軸上に点 をとる。座標の 1 目もりを とする。
の面積は何 か求めなさい。
関数 のグラフと直線 が 2 点 , で交わっている。ただし、点 の 座標は点 の 座標より小さいとする。原点を とするとき、 の面積を求めよ。ただし、座標の 1 目もりを 1 cm とする。
横の長さが縦の長さより 6 cm 長い長方形の厚紙がある。この厚紙の四すみから 1 辺が 3 cm の正方形を切り取り、残りを折り曲げてふたのない直方体の箱をつくったところ、箱の容積が 840 cm³ になった。もとの厚紙の縦の長さは何 cm か求めよ。ただし、厚紙の厚さは考えないものとする。
についての 2 次方程式 の 2 つの解は、2 次方程式 の 2 つの解にそれぞれ を加えた数である。定数 の値を求めよ。答えは の組で、この順に書け。
ある店では、1 個 円の焼き菓子が 1 日に 個売れている。この焼き菓子の 1 個の値段を 円値上げすると、1 日に売れる個数は 個減ることがわかっている。値上げしたところ、1 日の売り上げの合計が 円になり、1 日に売れた個数は 個より多かった。値上げした後の焼き菓子 1 個の値段は何円か求めよ。ただし、 は正の整数とする。
1 辺の長さが の正方形 がある。点 は頂点 を出発して辺 上を頂点 に向かって毎秒 の速さで動き、点 は点 と同時に頂点 を出発して辺 上を頂点 に向かって毎秒 の速さで動く。点 が頂点 に着いたとき、2 点 は同時に止まる。 の面積が になるのは、2 点が出発してから何秒後か求めよ。
縦 、横 の長方形の土地があります。この土地に、縦の辺に平行な道を 1 本と、横の辺に平行な道を 1 本、どちらも同じ幅 でつくります。2 本の道はそれぞれ土地の向かい合う辺から辺まで通っていて、土地の中で十字に交わっています。道を除いた残りの部分を花だんにしたところ、花だんの面積の合計は になりました。道の幅 を求めなさい。ただし、 とします。
1 辺が cm の正方形 があり、頂点は の順に並んでいる。点 は頂点 を出発して辺 上を に向かって毎秒 cm の速さで動き、点 は点 と同時に頂点 を出発して辺 上を に向かって毎秒 cm の速さで動く。2 点 は、出発してから 秒後に同時に止まるものとする。 の面積が になるのは、出発してから何秒後か。考えられるものをすべて求めよ。
座標平面上に、4 点 , , , を頂点とする長方形 がある。また、 を を満たす数として、3 点 , , を頂点とする直角三角形 を考える。
三角形 は、形を変えずに 軸の正の向きに毎秒 の速さで動き、動き始めてから 秒後に上の位置にある。 秒後に、長方形 と三角形 が重なっている部分の面積を とする。
は を満たす数とする。 秒後の と 秒後の の比が であるとき、 の値を求めよ。
この技能の次に学べること
- 2 次方程式の解の代入(係数の決定・式の値) (中学数学 方程式)
- 2 次方程式の文章題 (中学数学 方程式)
- 放物線と直線の交点 (中学数学 関数)