【数と式①】式の展開

madoryの『高校数学のブログ授業』です

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【結論】展開の鉄則は,なるべく分配法則に頼らないこと

ホッくん
ホッくん

レッサーくん、展開の計算で大事なことは何かわかるかな?

レッサーくん
レッサーくん

そんなの簡単!!

計算ミスに気を付けて,1つ1つかけ算することだよ

ホッくん
ホッくん

う~ん。分配法則を多用している気がするな…

分配法則をなるべく使わないことが大事だよ!

展開の学習を始めると,まず最初に分配法則を習います

分配法則を使えば,解けない展開の問題はなくなり,100%計算できるようになるので優れものです

しかし毎回,分配法則を使うと計算に時間が掛かり,計算ミスを誘発するのも事実…

そこで,さっそくですが本時の結論です

『展開の鉄則は,なるべく分配法則に頼らないこと』

この結論にしたがって,授業を進めていきますね!!

展開とは?因数分解とは?

そもそも,展開・因数分解とは何か?

式の展開と因数分解は,逆の関係になります。

「 展開 ⇔ 因数分解 」

このイメージはしっかり掴んでおきましょう!

展開と因数分解についてまとめておきます

展開とは?

積の形から和の形に直すこと

かっこ( )を外して計算すること

因数分解とは?

和の形から積の形に直すこと

かっこ( )の形にまとめ直すこと

もっとシンプルに,「バラバラにするのが展開まとめるのが因数分解」

こんな理解の仕方でも十分です!

展開の手順

式の展開は,以下の3つの手順で行うのがおすすめです

  1. 展開の公式が使えないか
  2. 置き換えにより工夫できないか
  3. 分配法則

手順①から順に進めていきましょう

それでは順番に見ていきます

手順① 展開の公式が使えないか

展開の公式は,以下の7選です

展開の公式 7選
レッサーくん
レッサーくん

①②③は,中学校の数学の授業で勉強したよ~!

ホッくん
ホッくん

よく覚えていたね!新しい公式は④からだよ

⑥⑦は「数学Ⅱ」でもう一度勉強するから,④⑤をしっかり覚えようね♪

①~③は中学校で学習済みの公式,⑥⑦は数学Ⅱで再度学習します

そう考えると,数学Ⅰでは④⑤の2つを覚えればOKです!

式の展開では,❝早く❞❝正確に❞計算することが求められます

計算時間をカットするために,可能な限り公式を使いこなしましょう

展開の公式④の例 (2x+3y)(2x-y) を展開せよ。
ホッくん
ホッくん

公式というより暗算!!

『adx+bcx』の計算を頭の中で先に計算しよう

展開の公式⑤の例 (x+2y-3)2 を展開せよ。
レッサーくん
レッサーくん

例えば,『x+2y=A』とおいて,置き換えを利用してもいいんだって!

だけど,公式を使えばすぐ答えが出るからおすすめなんだね!

手順② 置き換えにより工夫できないか

手順①の公式が使用できない場合…置き換えにより工夫できないか確認しましょう

置き換えができる例 (x-y+2)(x-y-2)を展開せよ。
レッサーくん
レッサーくん

置き換えをすることで,手順①の公式が使えるようになるんだね!

このように,同じ形の部分を探し,他の文字で置き換えて計算を進めていきます

慣れてきたら,

このように,他の文字で置き換える手間を省略できるといいですね!

手順③ 分配法則

手順①②のどちらも不可能であれば,いよいよ最後の砦❝分配法則❞の登場です

この分配法則を使うことによって,どんな式の展開もできるようになるため,ある意味万能です

分配法則
レッサーくん
レッサーくん

これは簡単!かっこを外すだけだからね~

ぼくはこればっかり使っていたな…

分配法則はかっこ( )の外し方についての計算ルールです

「かっこ( )の外し方は,1つずつかけ算すること」

ただそれだけのシンプルな法則です。決して難しくはありません

しかし,大事なことは,なるべく分配法則を使わないことです

手順①②を考えてもより良い展開の方法が見つからない…

そんな場合の最終手段として捉えておくといいでしょう

★補足★ 掛ける順番を工夫して簡単に解ける問題

展開で大事なことは,なるべく分配法則に頼らないことでした

この目的は,計算量を減らし効率的に答えを出すことにあります

手順①②以外にも,以下のような計算量を減らす工夫の仕方があります

掛ける順番を工夫して簡単に解ける問題の例 (1) (x2+1)(x+1)(x-1) (2) (x+1)(x+2)(x+3)(x+4)
ホッくん
ホッくん

❝緑❞と❝青❞に色分けをしているところから

先に計算するといいよ!

レッサーくん
レッサーくん

いつも左から順番に計算していたけど、

計算の順番を変えると楽になるんだね!

計算と言えば,いつも左から順番に進めていく…

これは絶対にやめましょう!!

まず式全体を見て,早く計算するにはどこから計算を始めるか考えること

展開の計算に求められるのは,❝早さ❞と❝正確さ❞です

これは肝に銘じておきましょう!

【まとめ】式の展開は❝早さ❞と❝正確さ❞を追求しよう!

最後に,今日紹介した展開のポイントを整理しましょう

  1. 展開の鉄則は,なるべく分配法則に頼らないこと
  2. 展開の計算に求められるのは,❝早さ❞と❝正確さ❞
  3. 手順① 展開の公式が使えないか⇒手順② 置き換えにより工夫できないか⇒手順③ 分配法則 と進めていく
レッサーくん
レッサーくん

これまでは,公式や置き換えが使える問題も

すぐに分配法則を使って計算していたな…

ホッくん
ホッくん

高校数学では何百回も何千回も展開の計算をするからね!

答えが出ればOKはやめようね♪

少しくらい展開の公式が使えなくてもいいや…だと,かなりの時間を浪費することになります

数学の世界では,❝効率良く❞は1つのテーマです

効率良くできているのか?こちらを突き詰めて勉強を進めていきたいですね!

今回は以上です。ありがとうございました

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