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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

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算数中学高校大学大学院

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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

  1. 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

  2. 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

  3. 左辺を因数分解して、 のような積の形にする

  4. 「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

  5. 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

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

この技能の次に学べること