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数学I

かずしき実数じっすう分類ぶんるい整式せいしき展開てんかい因数いんすう分解ぶんかい

最終確認日:

このしょうまなぶこと

高校こうこう数学すうがくI の出発しゅっぱつてんです。 中学ちゅうがくまなんだ 「文字もじしき」 「平方根へいほうこん」 を高校こうこうでは 実数じっすう整式せいしき というかたち整理せいりしなおします。 ここでの計算けいさんりょくが、 だい 4 しょう以降いこう二次関数にじかんすうだい 6 しょう三角比さんかくひ土台どだいになります。

  • 実数じっすう分類ぶんるい理解りかいする (自然数しぜんすう整数せいすう有理数ゆうりすう無理数むりすう)
  • 整式せいしき加法かほう減法げんぽう乗法じょうほう自由じゆう計算けいさんできる
  • 展開てんかい公式こうしき使つかいこなす
  • 因数分解いんすうぶんかいのパターンをぬく
  • 絶対値ぜったいち平方根へいほうこんただしくあつか

ポイント: 中学ちゅうがくとの一番いちばんちがいは 「文字もじしきを 1 つのかずとして自在じざいうごかす」 ことです。 (x+2)(x3)(x+2)(x-3)一瞬いっしゅんx2x6x^2 - x - 6なおせるようになるのが、 このしょうのゴール。

1. 実数じっすう分類ぶんるい

かず仲間なかま整理せいりする

中学ちゅうがく出会であったかずを、 高校こうこうでは 実数じっすう というおおきなくくりでとらえなおします。

名前なまえ意味いみれい
自然数しぜんすう1, 2, 3, ... のせい整数せいすう1, 5, 100
整数せいすう自然しぜんすうと 0 と整数せいすう3,0,7-3, 0, 7
有理数ゆうりすう分数ぶんすうあらわせるかず12,34,0.25\frac{1}{2}, -\frac{3}{4}, 0.25
無理数むりすう分数ぶんすうあらわせないかず2,π,e\sqrt{2}, \pi, e
実数じっすう有理数ゆうりすう無理むりすうをあわせたものうえ全部ぜんぶ

有理数ゆうりすう無理むりすう見分みわかた

性質せいしつ有理数ゆうりすう無理数むりすう
しょう数表示すうひょうじ有限ゆうげん小数しょうすう循環小数じゅんかんしょうすう無限むげんつづ循環じゅんかんしない
れい13=0.333...\frac{1}{3} = 0.333...2=1.41421356...\sqrt{2} = 1.41421356...
分数ぶんすうかならずできるできない

大事だいじ: 4=2\sqrt{4} = 2有理数ゆうりすうです。 「ルートがついているから無理むりすう」 とはかぎりません。 中身なかみ平方数へいほうすうかどうかをかなら確認かくにんしましょう。

かず直線ちょくせんじょうのイメージ

区間くかん表記ひょうき意味いみれい
axba \leq x \leq baa以上いじょうbb以下いか0x30 \leq x \leq 3
a<x<ba < x < baa よりおおきく bb よりちいさい1<x<2-1 < x < 2
ax<ba \leq x < baa以上いじょうbb未満みまん0x<50 \leq x < 5

2. 整式せいしき計算けいさん

用語ようご確認かくにん

文字もじふくしきで、 加法かほう減法げんぽう乗法じょうほうだけでできているものを 整式せいしき といいます。

用語ようご意味いみれい
こう整式せいしき++ でつないだひとまとまり3x23x^2, 5x-5x, 77
係数けいすう文字もじにかかっているかず3x23x^2係数けいすう33
次数じすう文字もじがかけられている個数こすう3x23x^2次数じすう22
定数項ていすうこう文字もじふくまないこう3x25x+73x^2 - 5x + 777

整式せいしき加減かげん

同類項どうるいこう (文字もじ部分ぶぶんおなこう) をまとめます。

れい: (3x22x+1)+(x2+5x4)=4x2+3x3(3x^2 - 2x + 1) + (x^2 + 5x - 4) = 4x^2 + 3x - 3

整式せいしき乗法じょうほう

分配ぶんぱい法則ほうそく使つかい、 すべてのこうをかけわせます。

れい: (x+2)(x23x+1)=x33x2+x+2x26x+2=x3x25x+2(x + 2)(x^2 - 3x + 1) = x^3 - 3x^2 + x + 2x^2 - 6x + 2 = x^3 - x^2 - 5x + 2

ポイント: 計算けいさんミスをふせぐコツは、 同類項どうるいこうたてにそろえて こと。 高校こうこうでは 4 つぎ・5 つぎ整式せいしきてくるので、 はやいうちに整理せいりする習慣しゅうかんをつけましょう。

3. 展開てんかい公式こうしき

中学ちゅうがくまなんだ (a+b)2=a2+2ab+b2(a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2拡張かくちょうします。

必須ひっす展開公式てんかいこうしき

(a+b)2=a2+2ab+b2(a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2 (ab)2=a22ab+b2(a-b)^2 = a^2 - 2ab + b^2 (a+b)(ab)=a2b2(a+b)(a-b) = a^2 - b^2 (x+a)(x+b)=x2+(a+b)x+ab(x+a)(x+b) = x^2 + (a+b)x + ab (ax+b)(cx+d)=acx2+(ad+bc)x+bd(ax+b)(cx+d) = acx^2 + (ad+bc)x + bd

3 かず平方へいほう

(a+b+c)2=a2+b2+c2+2ab+2bc+2ca(a+b+c)^2 = a^2 + b^2 + c^2 + 2ab + 2bc + 2ca

3 じょう公式こうしき

(a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3(a+b)^3 = a^3 + 3a^2 b + 3ab^2 + b^3 (ab)3=a33a2b+3ab2b3(a-b)^3 = a^3 - 3a^2 b + 3ab^2 - b^3

例題れいだい

(2x3)2(2x - 3)^2展開てんかいせよ。

(2x3)2=(2x)222x3+32=4x212x+9(2x - 3)^2 = (2x)^2 - 2 \cdot 2x \cdot 3 + 3^2 = 4x^2 - 12x + 9

大事だいじ: 公式こうしきa,ba, b には どんなしきでもれられます(2x+3)2(2x+3)^2 なら a=2xa = 2x, b=3b = 3てはめます。

4. 因数いんすう分解ぶんかい

展開てんかいぎゃく操作そうさ因数分解いんすうぶんかい です。 「しきをいくつかのせきなおす」 とおぼえましょう。

共通きょうつう因数いんすうをくくり

6x2+9x=3x(2x+3)6x^2 + 9x = 3x(2x + 3)

公式こうしき利用りよう

x2+2ax+a2=(x+a)2x^2 + 2ax + a^2 = (x+a)^2 x2a2=(x+a)(xa)x^2 - a^2 = (x+a)(x-a) x2+(a+b)x+ab=(x+a)(x+b)x^2 + (a+b)x + ab = (x+a)(x+b)

たすき

ax2+bx+cax^2 + bx + c因数いんすう分解ぶんかいで、 係数けいすうが 1 でない場合ばあい使つかいます。

れい: 2x2+7x+32x^2 + 7x + 3因数いんすう分解ぶんかいする。

\to かけざん
2x2x112x2x
1x1x336x6x

たすきけの2x+6x=8x2x + 6x = 8x ではわないのでならえ。

\to かけざん
2x2x111x1x
1x1x336x6x

=1x+6x=7x= 1x + 6x = 7x一致いっち。 よって

2x2+7x+3=(2x+1)(x+3)2x^2 + 7x + 3 = (2x + 1)(x + 3)

ポイント: たすきけはれるまで試行錯誤しこうさくご必要ひつようです。 まず a=2,c=3a = 2, c = 3約数やくすうくみぜんパターンし、 b=7b = 7 になるものをさがすながれで練習れんしゅうしましょう。

5. 絶対ぜったい

かず直線ちょくせんじょう0 からの距離きょりあらわすのが 絶対値ぜったいち です。

a={a(a0)a(a<0)|a| = \begin{cases} a & (a \geq 0) \\ -a & (a < 0) \end{cases}

れい

しきあたい
3\vert 3\vert 33
5\vert -5\vert 55
0\vert 0\vert 00
27\vert 2 - 7\vert 5=5\vert -5\vert = 5

文字もじふく場合ばあい場合ばあい

x2|x - 2|簡単かんたんにせよ。

範囲はんいx2x - 2符号ふごうx2\vert x-2\vert
x2x \geq 2++ または 00x2x - 2
x<2x < 2-(x2)=2x-(x-2) = 2 - x

大事だいじ: 絶対ぜったいは 「マイナスをプラスにする装置そうち」 とイメージするとわかりやすい。 だい 3 しょう絶対値ぜったいちふく不等式ふとうしきでこの場合ばあいけを多用たようします。

6. 平方根へいほうこん計算けいさん

基本きほん性質せいしつ

a2=a,(a)2=a(a0)\sqrt{a^2} = |a|, \quad (\sqrt{a})^2 = a \quad (a \geq 0) ab=ab(a,b0)\sqrt{a} \cdot \sqrt{b} = \sqrt{ab} \quad (a, b \geq 0) ab=ab(a0,b>0)\frac{\sqrt{a}}{\sqrt{b}} = \sqrt{\frac{a}{b}} \quad (a \geq 0, b > 0)

分母ぶんぼ有理ゆうり

12=22\frac{1}{\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{2}}{2}

13+1=31(3+1)(31)=312\frac{1}{\sqrt{3} + 1} = \frac{\sqrt{3} - 1}{(\sqrt{3} + 1)(\sqrt{3} - 1)} = \frac{\sqrt{3} - 1}{2}

じゅう根号こんごう

a+b+2ab=a+b(ab0)\sqrt{a + b + 2\sqrt{ab}} = \sqrt{a} + \sqrt{b} \quad (a \geq b \geq 0)

例: 5+26\sqrt{5 + 2\sqrt{6}}簡単かんたんにせよ。

5=2+35 = 2 + 3, 6=236 = 2 \cdot 3 より

5+26=2+3\sqrt{5 + 2\sqrt{6}} = \sqrt{2} + \sqrt{3}

ポイント: 分母ぶんぼ根号こんごうがあるかたちかなら有理化ゆうりか して答えこたえます。 高校こうこう数学すうがくのマナーです。

まとめ

  • 実数じっすう有理数ゆうりすう (有限ゆうげん小数しょうすう循環小数じゅんかんしょうすう) と無理数むりすう (循環じゅんかんしない無限むげん小数しょうすう) にかれる
  • 整式せいしき計算けいさん同類項どうるいこうをまとめるのが基本きほん
  • 展開てんかい公式こうしき一気いっきに、 因数分解いんすうぶんかいは 「ぎゃく想像そうぞうする」
  • 絶対値ぜったいち場合ばあいけではずす
  • 平方根へいほうこんかなら有理化ゆうりかしてこたえる

しょうでは 「集合しゅうごう命題めいだい」 をまなび、 数学すうがくてき議論ぎろんのしかたを整理せいりします。

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