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因数分解で解く二次方程式 ── 積=0 の利用

二次方程式の解き方の中で 圧倒的に速いのが因数分解。コツは1章で学んだ因数分解を駆使し、最後に 「AB = 0 ならば A = 0 または B = 0」を使うだけ。因数分解できる式は 必ずこの方法で解くと、計算がラクになります。

原理:AB = 0 ならば A = 0 または B = 0

原理
積が0になる原理
2つの数の積が0なら、少なくとも一方は0
逆に、どちらも0でなければ積は0にならない。

これを使うと、(x − 2)(x − 3) = 0 → x − 2 = 0 または x − 3 = 0 → x = 2 または 3、というふうに 一次方程式2つに分割できる。

基本パターン:すでに因数分解された形

例1:(x − 4)(x + 1) = 0

x − 4 = 0 または x + 1 = 0

→ x = 4 または −1

例2:x(x − 5) = 0

x = 0 または x − 5 = 0

→ x = 0 または 5

例3:(2x − 1)(3x + 2) = 0

2x − 1 = 0 → x = 1/2

3x + 2 = 0 → x = −2/3

→ x = 1/2 または −2/3

応用:まず因数分解する

普通の二次方程式は 因数分解してから AB = 0 を使う。1章で学んだ因数分解の手順をフル活用する。

例4:x² + 5x + 6 = 0

和 5、積 6 → 2, 3

(x + 2)(x + 3) = 0

x = −2 または −3

例5:x² − 7x + 12 = 0

和 −7、積 12 → −3, −4

(x − 3)(x − 4) = 0

x = 3 または 4

例6:x² + 2x − 15 = 0

和 2、積 −15 → 5, −3

(x + 5)(x − 3) = 0

x = −5 または 3

共通因数があるとき

例7:x² − 6x = 0

共通因数 x:x(x − 6) = 0

x = 0 または 6

例8:3x² + 12x = 0

3x(x + 4) = 0

x = 0 または −4

つまずきポイント①:両辺を x で割らない
  • x² = 6x の両辺を x で割って x = 6 とすると、x = 0 という解が消えてしまう
  • 必ず 右辺を移項して = 0に:x² − 6x = 0 → x(x − 6) = 0 → x = 0, 6。
  • 「0で割ってはいけない」が根本理由。x = 0 の可能性を消さないために、移項して因数分解

2乗の差・平方の形も因数分解で

例9:x² − 9 = 0

(x + 3)(x − 3) = 0

x = ±3(平方根でも解けるが、因数分解でもOK)

例10:x² + 4x + 4 = 0

(x + 2)² = 0

x + 2 = 0 → x = −2(重解、1つ)

右辺が 0 でないとき

例11:x² = 5x + 6

移項して = 0 の形に:x² − 5x − 6 = 0

和 −5、積 −6 → −6, 1

(x − 6)(x + 1) = 0

x = 6 または −1

例12:(x − 1)² = 16 を因数分解で

(x − 1)² − 16 = 0

{(x − 1) + 4}{(x − 1) − 4} = 0

(x + 3)(x − 5) = 0

x = −3 または 5(平方根でも解ける)

つまずきポイント②:因数分解できるか見極め
  • 判別式が 整数の2乗になれば因数分解可能(係数が整数のとき)。
  • x² − 3x + 1 = 0 → D = 9 − 4 = 5(平方数でない) → 解の公式を使う。
  • 因数分解 → 解の公式の順で試す。

練習問題

問題1(基本)
次を因数分解で解け。
  1. (x − 3)(x + 7) = 0
  2. x² − 6x + 8 = 0
  3. x² + 9x + 14 = 0
  4. x² − 5x − 6 = 0
答えを見る

(1) x = 3, −7

(2) (x − 2)(x − 4) = 0 → x = 2, 4

(3) (x + 2)(x + 7) = 0 → x = −2, −7

(4) (x − 6)(x + 1) = 0 → x = 6, −1

問題2(共通因数・2乗の差)
次を解け。
  1. x² − 4x = 0
  2. 2x² + 6x = 0
  3. x² − 25 = 0
  4. x² − 10x + 25 = 0
答えを見る

(1) x(x − 4) = 0 → x = 0, 4

(2) 2x(x + 3) = 0 → x = 0, −3

(3) (x + 5)(x − 5) = 0 → x = ±5

(4) (x − 5)² = 0 → x = 5(重解)

問題3(整理してから)
次を解け。
  1. x² = 3x + 10
  2. x² + 8 = 6x
  3. (x − 2)² = 9
答えを見る

(1) x² − 3x − 10 = 0 → (x − 5)(x + 2) = 0 → x = 5, −2

(2) x² − 6x + 8 = 0 → (x − 2)(x − 4) = 0 → x = 2, 4

(3) 平方根で:x − 2 = ±3 → x = 5, −1

まとめ

  • 原理:AB = 0 ならば A = 0 または B = 0
  • 因数分解できる式は 因数分解で解くのが最速
  • まず右辺 = 0 に整理 → 因数分解 → 一次方程式 2 本に分割。
  • 「両辺を x で割る」は 禁止。x = 0 の解が消える。
  • 判別式が平方数 → 因数分解可、そうでなければ 解の公式