連立方程式とその解
のように、2つの文字をふくむ1次方程式を 二元一次方程式 といいます。この方程式を成り立たせる 、 の値の組は、、、、… のように無数にあります。1年生で学んだ1次方程式( など)は解がただ1つに決まりましたが、文字が2つになると、式が1本だけでは値が決まらないのです。
そこで、もう1本の方程式を組み合わせてみましょう。
を満たす組のうち、 も同時に満たすのは だけです。このように、2つ以上の方程式を組にしたものを 連立方程式 といい、どの方程式も同時に成り立たせる文字の値の組を、その連立方程式の 解 といいます。
加減法(係数をそろえて消去する)
連立方程式を解く基本方針は、「文字を1つ消して、1年生で学んだ1次方程式にもどす」ことです。文字を消すことを 消去する といいます。2つの式をたしたりひいたりして1つの文字を消去する方法を 加減法 といいます。
たとえば と では、 の係数が と です。2つの式をたすと の項が となって消え、 だけの方程式が残ります。
どちらの式もそのままでは係数がそろわないときは、両方の式を何倍かします。たとえば
では、 の係数 と の最小公倍数 にそろえます。1つめの式を 倍、2つめの式を 倍すると 、 となり、下の式から上の式をひくと 、これを代入して が求められます。「最小公倍数にそろえる」と計算がいちばん楽になります。
代入法と、くふうが必要な連立方程式
のように、一方の式が「」や「」の形になっているときは、その式をもう一方の式に 代入 して文字を消去すると速く解けます。この方法を 代入法 といいます。加減法も代入法も「文字を1つ消す」という目的は同じで、式の形を見て使いやすい方を選べばよいのです。
式が複雑なときは、まず式を簡単な形に整理してから加減法・代入法を使います。
かっこがあるとき: 分配法則で展開して、同類項をまとめます。
係数に分数があるとき: 分母の最小公倍数を両辺に掛けて、分母をはらいます。
係数に小数があるとき: 両辺を 倍や 倍して、係数を整数にします。
どの場合も「両辺に同じ数を掛ける」ので、右辺にも忘れずに掛けることが大切です。
連立方程式の利用(文章題)
連立方程式のいちばんの出番は文章題です。求めたい数量が2つあるとき、それぞれを 、 とおき、問題文から数量の関係を2つ見つけて式にすれば、あとは計算で答えが出せます。1つの文字だけで表そうとがんばるより、2つの文字を使った方が式を作りやすいことがたくさんあります。
速さの問題では、「道のりの合計」と「時間の合計」でそれぞれ式を作るのが定石です。時間は で表せるので、分数をふくむ式になったら分母をはらってから解きます。
割合の問題では、「昨年の人数を 、 とおく」のように、増減の 基準になっている量 を文字でおくのがコツです。今年の人数をおいてしまうと「 % 増えた」という関係が式にしにくくなります。単位(円、m、分、人)が式の左辺と右辺でそろっているかも必ず確認しましょう。