中学生の学習ノート教科書をもう一段くわしく

連立方程式とは ── 2つの式・2つの未知数

中1で学んだ1次方程式は 未知数1つ。中2では 未知数2つ・式が2つ連立方程式を学びます。これにより「リンゴとミカン、それぞれ何個ずつ?」など、より複雑な問題が解けるようになります。

図でつかむ

条件1条件2両方を満たす= 解
図1:連立方程式は「2つの条件を同時に満たす点」を探す

この図は、式や定理を読む前に全体像をつかむための補助図です。問題を解くときも、まず同じような簡単な図を自分で描いてから条件を書き込むと、見落としが減ります。

復習 ── 1元1次方程式

中1で学んだ方程式

未知数 1つ(x のみ)の方程式

例:2x + 3 = 11 → x = 4

→ 答え(解)はちょうど1つ

x の値を変えると左辺の値が変わる ← 一意に決まる

2元1次方程式

用語
2元1次方程式
2つの未知数(x, y)を含む1次方程式。
ax + by = c の形(a, b, c は定数)。
例:x + y = 5、2x − y = 3、3x + 4y = 12
解は無数にある

x + y = 5 を満たす (x, y) は…

(0, 5), (1, 4), (2, 3), (3, 2), (4, 1), (5, 0)...

x = 0.5 のとき y = 4.5

x = −1 のとき y = 6

無数の組がある

グラフで見ると 直線になる(中2でこのあと学ぶ)

連立方程式

用語
連立方程式
2つ以上の方程式を 同時に成り立たせる x, y を求める問題。
中2では「2元連立1次方程式」(未知数2つ、1次式2本)を学ぶ。
表記

{ x + y = 5 …①

{ 2x − y = 1 …②

この2式を 同時に満たす (x, y) を求める

{ } の代わりに「・」や改行で2式を並べてもよい

連立方程式の解

例:上の連立方程式の解

① x + y = 5 を満たす:(0, 5), (1, 4), (2, 3), (3, 2)...

② 2x − y = 1 を満たす:(1, 1), (2, 3), (3, 5), (4, 7)...

両方を満たすのは → (2, 3) のみ

解:x = 2, y = 3

確認:① 2+3=5 ✓ ② 2·2−3=1 ✓

2直線の交点としての解(グラフのイメージ)

グラフで見ると

2元1次方程式 → 1本の 直線

連立方程式の解 → 2直線の 交点

→ 普通は1つの交点(一意に決まる)

→ 平行な2直線は交点なし(解なし)

→ 重なる2直線は無数の解

※グラフでの解法は3章で詳しく学ぶ

解き方の2つの方法

  • 加減法:両式を 足したり引いたりして1つの未知数を消去
  •  ・係数を揃えて、足し引きで x または y を消す
  •  ・残った1元の方程式を解いて値を得る
  •  ・元の式に戻して、もう1つの未知数を求める
  • 代入法:1つの式から x または y を求め、もう1つの式に代入
  •  ・「x = 〜」「y = 〜」の形にする
  •  ・もう1つの式に代入して1元方程式に
  •  ・解いて、もう1つも求める

連立方程式の意義

どんな問題が解けるようになるか

例1:「リンゴとミカンを合わせて10個買い、合計600円。リンゴ80円、ミカン40円のとき、それぞれ何個?」

→ x + y = 10、80x + 40y = 600 の 2元連立になる

例2:「2桁の数があり、十の位と一の位の和は10、入れ替えた数は元より36大きい。元の数は?」

→ a + b = 10、10b + a = 10a + b + 36 の連立

1元方程式では解けない問題が解ける

方程式が成り立つかの確認

解のチェック方法

解を求めたあとは、両方の式に代入して両方が成り立つかチェック

例:解 (2, 3) が連立 { x + y = 5、2x − y = 1 } の解か?

① 2 + 3 = 5 ✓

② 2·2 − 3 = 4 − 3 = 1 ✓

→ 両方OK、(2, 3) は解

片方しか成り立たない → 連立方程式の解ではない

つまずきポイント①:解の表記
  • 連立方程式の解は (x, y) の組として答える
  • 例:「x = 2, y = 3」または「(x, y) = (2, 3)」
  • 「x = 2」だけ書くのは×(y も答える必要あり)
  • 解を確認するには、両方の式に代入して両方とも成り立つかチェック
つまずきポイント②:2元と連立の違い
  • 2元1次方程式 1本だけ → 解は無数
  • 2元連立方程式(2本セット)→ 解は通常1組
  • 2つの式が 違う情報を持つことで、答えが定まる
つまずきポイント③:未知数の数 = 式の数
  • 未知数2つ → 式が2本必要(連立2元)
  • 未知数3つ → 式が3本必要(連立3元、高校で学ぶ)
  • 式が足りないと答えが定まらない

練習問題

問題1(解の確認)

次の組のうち、連立方程式 { x + y = 7、x − y = 1 } の解はどれか。

(ア) (3, 4) (イ) (4, 3) (ウ) (5, 2)

答えを見る

(イ) (4, 3):4+3=7 ✓、4−3=1 ✓

(ア):3+4=7 ✓、3−4=−1 ✗ → ×

(ウ):5+2=7 ✓、5−2=3 ✗ → ×

問題2(記号で表す)

「シャツとズボン合わせて4着、シャツ1着 a 円、ズボン1着 b 円で合計 c 円」を連立方程式で表せ。

答えを見る

シャツ x 着、ズボン y 着とすると:

x + y = 4、ax + by = c

問題3(解を見つける)

連立方程式 { x + y = 8、x − y = 2 } の解を、表を作って見つけよ。

答えを見る

x + y = 8 を満たす:(0,8), (1,7), (2,6), (3,5), (4,4), (5,3)...

x − y = 2 を満たす:(2,0), (3,1), (4,2), (5,3), (6,4)...

共通:(5, 3) → 解:x = 5, y = 3

問題4(応用文章題)

「みかんを大袋と小袋で買う。大袋は1袋500円、小袋は1袋300円、合計5袋で2100円。それぞれ何袋か」を連立方程式で表せ(解かなくてよい)。

答えを見る

大袋 x 袋、小袋 y 袋とすると:

x + y = 5、500x + 300y = 2100

まとめ

  • 2元1次方程式:x と y を含む1次式。1本だけだと解は無数。
  • 連立方程式:2つの方程式を 同時に満たす解を求める。
  • 解は通常1組(x = ○, y = △)。
  • グラフで見ると2直線の 交点
  • 解き方:加減法代入法の2種類。
  • 解の確認は 両方の式に代入して両方成り立つか。