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いろいろな連立方程式 ── かっこ・分数・小数

連立方程式にも、かっこ・分数・小数が登場することがあります。コツは 「先に整理してから解く」。前処理さえ済めば、あとは加減法か代入法で解けます。

解き方の基本流れ

  1. かっこがあれば 分配法則で外す
  2. 分数があれば 分母の最小公倍数を両辺に掛けて整数化
  3. 小数があれば10倍・100倍で整数化
  4. 整理して ax + by = c の形に
  5. 加減法または代入法で解く

かっこを含む式

例1:{ 2(x − 1) + y = 5 …① / x + 3y = 8 …② }

①のかっこを外す:2x − 2 + y = 5

→ 2x + y = 7 …①'

普通の連立に:{ 2x + y = 7、x + 3y = 8 }

①'×3:6x + 3y = 21、②:x + 3y = 8

引く:5x = 13 → x = 13/5

y = 7 − 2·(13/5) = 7 − 26/5 = 9/5

→ (13/5, 9/5)

例2:{ 3(x + y) = 12 …① / x − 2y = 0 …② }

①を整理:3x + 3y = 12 → x + y = 4 …①'

{ x + y = 4、x − 2y = 0 }

①' − ②:3y = 4 → y = 4/3

x = 4 − 4/3 = 8/3

→ (8/3, 4/3)

分数を含む式 ── 分母を払う

例3:{ x/2 + y/3 = 4 …① / x + y = 7 …② }

①の両辺に 6(分母 2 と 3 の最小公倍数)を掛ける:

6·(x/2) + 6·(y/3) = 6·4

3x + 2y = 24 …①'

{ 3x + 2y = 24、x + y = 7 }

②×2:2x + 2y = 14、①'から引く:x = 10

y = 7 − 10 = −3

(10, −3)

例4:{ x/3 + y/2 = 3 …① / x + y = 7 …② }

①×6:2x + 3y = 18

{ 2x + 3y = 18、x + y = 7 }

②×2:2x + 2y = 14、①' から引く:y = 4

x = 7 − 4 = 3

→ (3, 4)

小数を含む式 ── 10倍・100倍

例5:{ 0.3x + 0.2y = 1.4 …① / x + y = 5 …② }

①に10を掛ける:3x + 2y = 14 …①'

{ 3x + 2y = 14、x + y = 5 }

②×2:2x + 2y = 10、①'から引く:x = 4

y = 5 − 4 = 1

(4, 1)

例6:小数2位まで(×100)

{ 0.05x − 0.02y = 0.06、x + y = 10 }

1式×100:5x − 2y = 6

{ 5x − 2y = 6、x + y = 10 }

2式×2:2x + 2y = 20、足す:7x = 26 → x = 26/7

y = 10 − 26/7 = 44/7

分数と小数の混在

例7:{ 0.2x + y/4 = 1、x − y = 3 }

1式に20を掛ける(小数は10倍、分数は4倍 → 最小公倍数20):

20·0.2x + 20·(y/4) = 20·1

4x + 5y = 20

{ 4x + 5y = 20、x − y = 3 }

代入法:x = y + 3、4(y+3) + 5y = 20

9y + 12 = 20 → y = 8/9、x = 8/9 + 3 = 35/9

A = B = C の形

例8:x + y = 2x − y = 5

3つの等号を 2つの式に分ける:

最も自然なのは「= 5」で両側を切る:

{ x + y = 5、2x − y = 5 }

足す:3x = 10 → x = 10/3

y = 5 − 10/3 = 5/3

→ (10/3, 5/3)

他の分け方も可:{ x + y = 2x − y、2x − y = 5 } など

連立方程式の解の判定

解がない、解が無数 になる場合

ふつうは解が1組だが、稀にこんなことが起きる

① 2x + 4y = 6 と x + 2y = 3 → 2倍すれば同じ式 → 解は無数(同じ直線)

② 2x + 4y = 6 と x + 2y = 4 → 平行な直線 → 解なし

中2レベルではあまり出ないが、知っておくと安心

つまずきポイント①:両辺すべてに掛ける
  • 分母を払うとき、すべての項に同じ数を掛ける
  • 右辺の定数項にも掛けるのを忘れない
  • 例:x/2 + y/3 = 4 → 両辺×6 → 3x + 2y = 24(4 → 24)
  • × 3x + 2y = 4(右辺を6倍するの忘れ)
つまずきポイント②:かっこを外すときの符号
  • 2(x − 1) → 2x − 2(分配OK)
  • −(x − 1) → −x + 1(マイナスを分配)
  • −2(x + 3) → −2x − 6(両方マイナス)
つまずきポイント③:小数の倍率
  • 0.3x なら 10倍で 3x
  • 0.05x なら 100倍で 5x
  • 小数点以下の最大の位に合わせて 10、100、1000... 倍
  • 分数が混じる場合は、分母の倍数も考慮

練習問題

問題1(かっこ)

{ 2(x + y) = 10、x − y = 4 } を解け。

答えを見る

1式整理:x + y = 5

{ x + y = 5、x − y = 4 }、足す:2x = 9 → x = 9/2、y = 1/2

問題2(分数)

{ x/3 + y/2 = 3、x + y = 7 } を解け。

答えを見る

1式×6:2x + 3y = 18。連立。2式×2:2x + 2y = 14。引く:y = 4、x = 3

問題3(小数)

{ 0.5x + 0.3y = 1.4、x − y = 1 } を解け。

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1式×10:5x + 3y = 14、2式:x − y = 1

x = y + 1、5(y+1) + 3y = 14 → 8y = 9 → y = 9/8、x = 17/8

問題4(A=B=C)

x + 2y = 3x − y = 7 を解け。

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{ x + 2y = 7、3x − y = 7 }

2式×2:6x − 2y = 14、足す:7x = 21 → x = 3、y = 2

まとめ

  • かっこ:分配法則で外す。
  • 分数:両辺に 分母の最小公倍数を掛けて整数化。
  • 小数:両辺を10倍・100倍で整数化。
  • 分数+小数:最小公倍数を考えて掛ける。
  • A = B = C:2つの等式に分けて連立に。
  • 「整理 → 解く」の2段階で攻略。