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これでスッキリ!連立方程式の計算とコツ

数学
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こんにちは!さて、今回のテーマは、なぜかむずかしそうに聞こえる「連立方程式の計算」です。この記事を読み終えると「連立方程式」のモヤモヤがなくなり、計算のコツもわかりますよ。それでは一緒にやってみましょう!

計算してるうちに、わからなくなっちゃう
なんで???

連立方程式って?

さて、計算に入る前に、まずは「連立方程式」をとらえましょう。ここで見ておきたいのが「文字の数」と「方程式の数」です。それでは、つぎのスライドを見てくださいね。

文字が1つ・方程式1つ

まず、例①を見てください。これは、文字xについての一次方程式です。文字1つとその方程式1つから解を求めることができます。

文字1つ方程式1つの例題

文字が2つ・方程式2つ

つぎに、例②を見てください。文字xとyの2つが含まれ、方程式は1つです。この方程式からは、xとyの関係性はわかりますが、解を求めることはできません。

文字2つ・方程式1つの例題

文字が2つ・方程式2つ

では、どうしたらxとyの解を求めることができるでしょうか。それでは、つぎのスライドを見てください。

例③は、xとyの2つの文字を含む方程式が2つあります。この場合は、2つの方程式を関連づけることでxとyのそれぞれの解を求めることができます。

ここで、注意しなければならないのが、「方程式の関連づけ」です。なぜなら、関連づけない方程式が2つあるだけでは、xとyの解が見つからないからです。

文字2つ・方程式2つの例題

つまり、方程式のxとyについて共通の解(値)を求めるためには、つぎの状態と作業が必要です。これで「連立方程式」がとらえられましたね。

1) xやyを含む方程式が2つある。
2) 2つの方程式を関連づける

連立方程式の解き方

つぎに、方程式を関連づけるための手順を覚えましょう。方程式を関連づけていくと文字が減り、最後には文字1つの方程式になります。ですから、この手順を「文字を減らす計算」と呼ぶことにします。

文字を減らす計算

「文字を減らす計算」には、2つの方法があります。

代入法

これは、1つの方程式を、例えば、「y=〇」の形に変形させ、もう一方の式のyの代わりに〇を入れる方法です。それでは、例③を用いて手順を見てみましょう。

代入法の解説

加減法

つぎに、式の両辺を足したり引いたりすることで1つの文字を減らす方法です。この方法のコツは、消したい文字の符号に着目することです。すなわち、同じ符号であれば「ひく」、異なる符号であれば「足す」ことでその文字が消えます。

それでは、つぎのスライドで手順を確かめてくださいね。

加減法の解説

このように、①②いずれの方法も「文字を減らす計算」でつくった方程式から1つ目の解を求めます。続いて、その解を用いて2つ目の解を求めるという流れになります。最後に、すべての解が元の方程式で成り立つことを検算します。

考え方がわかったらスッキリした

でも、代入法と加減法ってどちらを選べばいいの?

どちらの方法で「文字を減らす」のがよいか

結論から言えば、解き方の指定がなければ、代入法・加減法いずれの方法でも大丈夫です。ただし、どちらか一方しかできないというのはダメです。忘れないうちに、自分に合う問題集などで繰り返し練習してください。タイマーを使い、制限時間を設けて練習するのがおススメです。定期試験・高校受験対策になりますよ。

練習すると、どちらが素早く解けるか
ピンとくるようになるからです

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3つの式の連立方程式(三元一次方程式)

ところで、3つ文字がある方程式の解はどうやって求めればよいでしょうか。

今までの知識で考えれば、3つの文字の解を求めるために必要な方程式は3つです。つぎの問題にもぜひ、チャレンジしてくださいね。

問題
次の3つの方程式①②③を満たすx、y、zを求めなさい。

  3x+2y-z=7…①
  2x-y+3z=5…②
  x+y+z=6…③

ヒント
まず、3つの方程式を「文字を減らす計算」で2つの方程式にします。ここからは、大丈夫ですね💛

答えは、こちら 

まとめ

最後に連立方程式の計算方法をまとめましょう。

  • それぞれの方程式を関連づけ文字を減らす。(代入法、加減法)
  • 文字が1つの方程式になったら、1つ目の解を求める。
  • 1つ目の解を用いて順次、解を求める。
  • それぞれの解が、元の方程式で成立することを確かめる。(検算)

アウトプット専用問題集 中2数学[数と式・関数]

おわりに

いかがですか?これで連立方程式の計算はバッチリですね。ぜひ、手順を忘れないうちにたくさん練習してくださいね。最初は、時間がかかってもよいので着実にやってみましょう。同じ問題を繰り返し練習することで素早く計算できるようになるので、時間内に解く練習もね!

ところで、連立方程式には「分数」が含まれることがあり、ここでつまづく人もいるようです。

もしも、通分や約分などの「分数の計算」を間違えてしまったら、たとえ代入法や加減法を知っていても正解できません。このような間違いがあったら、「算数」の通分・約分の基礎知識を確かめましょう。間違いの原因がわかったら、焦らずにいったん戻りましょう。

多少遠回りしても、基礎知識を立て直す方が学力アップの早道だからです。では、また💛

答え:x=1、y=3、z=2

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