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方程式と解の計算問題

方程式の解が与えられたとき、係数などの値を求める

この単元のポイント

公式と考え方

解が与えられた方程式では,その数を入れると両辺が等しくなるという条件を使います。未知の係数を含む式へ既知の解を代入すると,今度は係数についての方程式になります。何が既知で何を求めるのかを分けてから,残った文字を整理しましょう。

  • 解とは,方程式を成り立たせる値です。解を代入すると,等式が成り立ちます。ここでは解を新しく探すのではなく,すでに分かっている値を利用します。文字が二種類あっても,一方には具体的な値を入れられるため,一つの未知数の計算にできます。問題文の「解である」を等式が成立する条件として読み取ります。
  • 代入すると aa についての方程式になるので,それを解きます。代入する際は,方程式の左右にある同じ文字をすべて置き換えます。一方だけ代入したり,係数を表す文字まで同じ数に変えたりしないようにしましょう。求める係数の文字は最後まで残します。
  • 既知の負の解は,かっこで囲んで係数との積へ入れます。とくに係数と解の積は,負の数をかけた項として計算します。数字が隣り合う表記を,減法と読み違えないように注意します。
  • 係数が出たら,その係数と指定された解の両方を元の式へ入れて検査します。左右が一致すれば,その係数のもとで指定の値が解だと確認できます。「係数を求めた」ことと「解を答えた」ことを最後に区別しましょう。
例題と解き方

x=3x=3 が方程式 2x+a=112x+a=11 の解であるとき,aa の値を求めなさい。

  1. x=3x=3 を代入します。2×3+a=112\times 3+a=11
  2. 6+a=116+a=11 なので,a=5a=5 です。
  3. a=5a=5 と指定の x=3x=3 を一緒に戻すと,2×3+5=112\times3+5=11 です。条件を満たす係数は5なので,答える対象は xx ではなく aa になります。

x=−2x=-2 が方程式 ax−4=2x+6ax-4=2x+6 の解であるとき,aa の値を求めなさい。

  1. x=−2x=-2 を代入します。−2a−4=−4+6-2a-4=-4+6
  2. −2a−4=2-2a-4=2 より,−2a=6-2a=6 なので,a=−3a=-3 です。
  3. a=−3,x=−2a=-3,x=-2 なら左辺は (−3)×(−2)−4=2(-3)\times(-2)-4=2,右辺は 2×(−2)+6=22\times(-2)+6=2 です。係数と解が両方負でも積は正になります。
よくある間違い
  • 誤り:x=3x=3 を 2x+a=112x+a=11 の aa に入れる → 正しくは 2×3+a=112\times3+a=11 です。既知の解が対応する文字だけを置き換えます。
  • 誤り:axax に x=−2x=-2 を入れて a−2a-2 とする → 正しくは a×(−2)=−2aa\times(-2)=-2a です。省略されていた演算は乗法です。
  • 誤り:−2a=6-2a=6 から a=3a=3 → 正しくは a=−3a=-3 です。負の係数で両辺をわり,得た係数を元の問題へ戻します。

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