技能一覧 › 数学I 数と式

2 変数の対称式

, を使い、 と の値から や 、 などの値を求められる

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)
  9. 乗法公式による展開 (中学数学 数と式)
  10. 因数分解 (中学数学 数と式)
  11. 3 次式までの展開と因数分解 (数学I 数と式)

説明

と を入れかえても変わらない式を、 と の対称式といいます。たとえば 、、 は対称式です。この技能を使うと、 や そのものを求めなくても、和 と積 の値だけからこれらの式の値を計算できます。 のように一つひとつ代入すると計算が重い場面や、、 が直接わからない場面で役に立ちます。

なぜそうしてよいのか

出発点は展開公式です。 なので、両辺から を引くと となります。つまり は「和の2乗から余分な を取り除いたもの」です。

同じように、3乗の展開公式から です。余分な部分 は でくくると となり、これも和と積だけで書けます。よって です。

分数の式も同じ考え方で扱えます。 のとき、通分すると です。このように、対称式は と だけを使った式に書き直せるので、和と積の値がわかれば式の値が決まります。

手順

  1. 求める式が対称式であることを確かめ、 と の値を確認する(与えられていなければ先に計算する)

  2. 求める式を と だけの式に書き直す:、、(ただし )

  3. 書き直した式に と の値を代入して計算する

例題

、 のとき、 の値を求めよ。

例題の解答

手順1: は と を入れかえても変わらないので対称式である。和は 、積は である。

手順2: より、 と書き直す。

手順3:値を代入すると

となる。

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