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比例式を含む連立方程式の計算問題

比例式を一次方程式に直してから連立方程式として解く

この単元のポイント

公式と考え方

比の条件がある連立方程式では,比例式を二変数の一次方程式へ変えて使います。比の外側と内側の積をそろえ,もう一つの数量条件と組み合わせます。比を表す分母側が0でないことを,解いたあとにも忘れず確かめましょう。

  • a:b=c:da:b=c:d なら ad=bcad=bc です。x:y=2:3x:y=2:3 なら 3x=2y3x=2y になります。積の等式にする理由は,比を分数と見て分母をはらうためです。比の一項が和なら,和全体を一つの量としてかっこで扱います。数字の位置だけを暗記するより,もとの二つの比の値が等しいという意味を保ちます。
  • 直した式を,ax+by=0ax+by=0 や ax+by=cax+by=c の形に整理します。文字を同じ順に並べれば,もう一本と加減して消去しやすくなります。右辺が0になるのは,両側の文字の項を同じ辺へ集めた結果です。0を省いて等式の右辺がなくならないようにしましょう。
  • 比例式 a:b=c:da:b=c:d では,b≠0b\neq 0,d≠0d\neq 0 が前提です。解いたあと,もとの比例式が成り立つか確かめます。交差する積が等しいだけでは,分母0の候補が紛れることがあります。元の比が定義できる条件を残し,求まった値を必ずそこへ戻します。とくに両文字0の組を比の条件に入れないよう注意します。
  • もう一方の式とあわせて,連立方程式として解きます。比が整数で与えられた場合,二数を同じ倍率で表す別解もあります。比2対3ならそれぞれ2倍と3倍の量と置き,合計条件を使えます。得られた組の比を約分して元の比へ戻るか,という検算も有効です。
例題と解き方

{x:y=2:3x+y=10\begin{cases} x:y=2:3 \\ x+y=10 \end{cases} を解きなさい。

  1. 比例式から,3x=2y3x=2y すなわち 3x−2y=03x-2y=0 です。
  2. 下の式を2倍して 2x+2y=202x+2y=20 とし,足すと,5x=205x=20 より,x=4x=4 です。
  3. 4+y=104+y=10 より,y=6y=6 なので,解は x=4, y=6x=4,\ y=6 です。
  4. 答え4,6は 4:6=2:34:6=2:3 と約分でき,4+6=104+6=10 も成立します。比の後ろの値6は0でないため,元の比例式としても使える組です。

x:y=3:4x:y=3:4,x+y=21x+y=21 を満たす組を求めなさい。

  1. 比例式を 4x=3y4x=3y と直します。二数を x=3k,y=4kx=3k,y=4k と表しても同じ関係です。
  2. 和から 7k=217k=21,k=3k=3 なので,x=9,y=12x=9,y=12 となります。
  3. 9:12=3:49:12=3:4,9+12=219+12=21,分母側の12も0でありません。したがってこの組が答えです。
よくある間違い
  • 誤り:x:y=2:3x:y=2:3 から 2x=3y2x=3y → 正しくは 3x=2y3x=2y です。比を x/y=2/3x/y=2/3 と読み直すと対応を確認できます。
  • 誤り:x+y=10x+y=10 と x/y=2/3x/y=2/3 の比から x=2,y=3x=2,y=3 とする → 正しくは同じ倍率2倍で x=4,y=6x=4,y=6 です。比と実際の量は別です。
  • 誤り:x=y=0x=y=0 を比2対3に合うとする → 正しくは元の比が定義できず除外します。交差する積だけの検査では不十分です。

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