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乗法公式による展開

、、 の公式を使って式を展開し、展開を含む式を整理できる

前提

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算数中学高校大学大学院

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  4. 分数のかけ算・わり算 (算数 計算と数のきまり)
  5. 四則の混じった計算の順序 (算数 計算と数のきまり)
  6. 正負の数の乗除・累乗と四則混合 (中学数学 数と式)
  7. 分配法則を使った計算のくふう (算数 計算と数のきまり)
  8. 文字式の計算(同類項・分配法則) (中学数学 数と式)

説明

のような多項式どうしのかけ算を、かっこのない和の形に直すことを展開といいます。この技能では、よく出てくる形のかけ算を「乗法公式」を使って一気に展開し、展開をふくむ式を同類項をまとめて整理できるようになります。因数分解や 2 次方程式、図形の面積を式で表す場面の土台になります。

なぜそうしてよいのか

多項式どうしのかけ算 は、 を 1 つのかたまり と見ると と分配法則が使えます。さらにもう一度分配法則を使うと

となり、「前のかっこの各項」と「後ろのかっこの各項」をすべての組み合わせでかけてたせばよいことがわかります。長方形の面積で考えると、たて 、横 の長方形を 4 つの長方形に分けた面積の和です。

乗法公式 この計算を、よく出る形について先にすませておいたものが乗法公式です。
-
-
- (上の式で を にしたもの)
- ( と が消し合う)

公式の , , には、数だけでなく や のような単項式を入れてもかまいません。分配法則はどんな数・式でも成り立つからです。このとき のように、かっこごと 2 乗することに注意します。

手順

  1. 式の中のかけ算がどの公式の形か見分ける(、、、)

  2. 公式の文字にあたる部分(符号もふくむ)を読み取る。たとえば なら 、 なら と

  3. 公式に当てはめて展開する。単項式を当てはめたときは のようにかっこごと計算する

  4. 展開した式の前にひき算があるときは、展開した結果をかっこでくくってからかっこをはずす

  5. 同類項をまとめて整理する

例題

を展開して整理せよ。

例題の解答

【手順 1・2】 は の形で、、 です。 は の形で、 にあたるのが 、 にあたるのが です。

【手順 3】公式に当てはめます。

【手順 4】 の前はひき算なので、展開した結果をかっこでくくってからはずします。

【手順 5】同類項をまとめます。、、 なので

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