数学I (数と式、一次不等式)
【教科書】数Ⅰ 数研出版
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327
0
高校1年生
高校一年生の数学Iで習う中での最序盤、「数と式」の基礎から扱います。また、途中脱線をして大学数学に使えそうな内容や身近な例などを挙げることもしばしば。
是非役に立てれば幸いです。
ノートテキスト
ページ1:
第1章 数と式 81-1 式の計算 Date 単項式・・・数や文字、またそれらのかけ算のみで作られた式 係数 ・・・単項式における数の部分 次数 ・・・単項式における文字の個数 例 20 式 係数 次数 2 -524 -5 3 X ※-5xyのように2種類 の文字があるときは 1つに着目すること がある。 10 10 0 5abxの係数と次数 (1)xに着目する。 ii xが文字、それ以外は数としてみる。 すると係数は、5ab、次数は45 (2)aとbに着目する。 11 aとbが文字。それ以外は数としてみる。 すると、係数は5x4、次数は3. だから。 raが1個 bが2個 } 計3個
ページ2:
Date
多項式・・・ 単項式の和として表される式。
~
差は含まれないことに注意
例 5x+(-4x)+2
単項式と多項式を合わせて整式という。
同類項い整式の項の中で、文字の種類と個数が同じ項
同類項でまとめると、計算が綺麗にできる。
17/11-1 (1) 3x² -5 ± x²- |
=
(3+1)+(2-7)2-5-1
=
4x²-52-6
+
2x² - 5x +4 -3x² + 7xy-4
=
(2-3)x+(-5+7)xy+4-4
- x² + 2xy ||
多項式の次数はそれぞれの項の次数の最大をもってくる。
演習1-1(1)なら 4x35x-6で次数は2
+
2コ
コ
←定数項という
(2)ならズ+2xyg
で次数は2.
2 J
23
従って{4x-52-6
は2次式
x²+2xy
は2次式
である。
ページ3:
Date 降の順 ある文字に着目して次数が低くなるように 順序を並び替えること 例 ax+2a+x-3+x 次数 2 ついて降羃の順にすると xについ + (0+1) 31 (20-3) 0 aについて降羃の順にすると. (x+2)a,+x+x-3, 因数分解に 次数1 役立つ。 整式の加法・減法 A = 3x²- -5x+2 B=2x²+x-4 (筆算) A+B=13x-5x+2)+(2x²+x-4) =5x²-4x-2. 致 A-B=(32-5x+2)-(2xx=4) = 3x²-5x+2-2x+4 こ x²-6x+6 致 ひき算は符号のミス注意! ⇒()を書かないことで符号忘れがち 3x-5x+2 +) 2x²+ x-4 5x2-4x-2 3x²-5x+2 -) 2x²+x-4 x-6x+6
ページ4:
Date 81-2 整式の乗法 ax ax a = a のようにaをん個かけたものを 指数 F an乗」といい。 「」と表す。 It=, a, a², a³, をまとめてQの累乗という。 指数法則 m.ni整数とする。 m ① am xan mn = ②(am)n ③(ab) A = mn a = an an ① x34 3×3×3×3×3×3 -6. = 3° 32 34 ②(22)3=2×2×22 ③(左辺)=6=216 (右辺) 23.33 11 8.27= 216 例 (1) 30× a+ = 3a (2)2xy×(-5xyz)= (3)(-3x²ng)3 = -10 x + y³ -2×5 x³×x 6 3 - 27 x y (-3)³ (x3)³ yxye A(B+C) 分配法則 A ( B + C ) = AB+ AC, AB+AS, (A+B)C AC+ BC 15') ·3x² (x² + 2x-4) = = 3x 3x².x + 3x². 2x + 3x² (-4) +6x³-12x² 11 · (2a ² - 3a + 5) a = 2a2a-3aia +5.a 203-30²+5a ll S
ページ5:
Date 整式,多項式の積の形で表された式を和や差の形で表された 式へ直すことを展開するという。 PE (4x²-3x+1)(x+2) <方法> 分配法則の応用みたいに行う。 (4x³-3x+ ⑥ (x+2) ①~⑥の順にかけ算を行う。 =4x-3x+x x 6x+ 0620220) 同類項でまとめる = 4x²+5x-5x+2. ↑ 水の多い順に整理(降べきの順) (別解) 筆算で解く 4x²-3x+1 x) x +2 4x²-3x²+x +8x²-6x+2 4x² + 5x² -5x+2 ← 終わり
ページ6:
Date ☆展開の公式 ①(a+b)=a+2ab+b2 ②(a-b)^2=a-2ab+b ③ (a+b) (a-b)=a-b (x+a)(x+b) ズ+(a+b)x+ab ⑤ (a+b)(c+d)=ac+ad+c+d 例(1)(x+2=x+4+4 (2) (a-3) a² - 6a+9 = (3) (4x+3y)(4x-3y) = 16x²-9y² (4)(x+2)(x-3)=x-x-6 (5) (x+y)(z+7) = い 4 xZ+7x+yz+7y (※これは1度中学3年までに身についているはず) これらを用いて、工夫していく。 い 例題」 (a+b+c)2 を計算せよ a+b= Aとおくと、 (a+b+c)^2=(A+c)2 = A2+ +2AC+C2 =(a+b)^2+2 (a+b)c + a²+2ab+c^2+2ac+2bc+c2 ・⑤ C²
ページ7:
これを並び替えて..
(a+b+c)²=a+b+c+2ab+2ac+2bc
「例題」
(1)(x²+x-1)(x-x+1)
(2) (a+b)² (a-a)²
<解答>
AR
Date
(1) (x²+x-1) (x²-x+1)
=(x+x-1){(x-1)}
ここでx-1=Aとおくと、
= (x²+ A ) ( x²- A)
=>"~A² = x²+- (x-1)² = x" - (x²-2x+1)
-A
1
24-x²+2x-1 #
指数法則 ③
(ab)=and
(2) (a + b)² (a - b)²
=
}(a+b)(a-e)}
と同じだよ
=
(a²-1²)²
考え方は他にも
= Q4 - 2 a² €² + 64
(a+b) (a+b)(a-b)(a-b)
に分けて
(a+b) (a-b)(a+b)(a-b)=(a-b²)(a-b²)でも
同じことがいえる。
ページ8:
Dato 因数分解 II + 1つの整式(多項式)を積の形で表すこと。 展開 因数分解 (x+2)(x+3), 因数 ○共通因数による因数分解 2 例 2ax +baxy 11 12axx+ +2.3.xy なので、 ・共通因数 共通因数は ()の外へ! 2ax²+6axy=2ax(x+3g) 例2 (a-b)x+ (h-a) y 似てる... (a-b)x+(b-a) y=(a-b)x-(-b+a)y 「因数分解の公式 ① +2ab+ b = (a+bs ②-2ab+b^= (a-b) ③ 2 © a² - h² = (a+b) (a - b) ④ x+(a+b)x+ab ④x² = (a-b)x-(a-b),y (a-b)(x-y) =(x+a)(x+b)
ページ9:
例 x+8x+16.
4 ・ 4
Date
x2+2×4×x
42
(x+4)²
• 9 x² - 6 x y + y² = (3x)² - 2 × (3x) x y + y²
4x²-9y2
(3 x - y ) 2
(2x)2- (34) 2
(2x+3)(2x-3),
x26x+
8 =
x² + (2 + 4) X
す
2x4
(x+2)(x+4)
x²-2xy-8y2= xe+(2g-4g)x+{2y×(-4g)}
(x+2y) (x-4)
◎たすきがけによる因数分解
3x²+14x+8を例に見ていく。
11
3x2
+
14x +8
4
⇒3×4=12L
2
⇒1×2主
2
1x3=3>
3
←
3x²+14x+8=(x+4)(3x+2)
(x+1)(2x+2)
4
3
ここは絶対たし算
その係数と一致したらok
2←
たすき」の横の部分
ページ10:
mia 例 2x x +3 -1 = -2 2 =+)-3 -3 ^ -(-3)=35) 2x²- 5x + 3 = (x-1) (2x-3) 11 4xxy-5y 2 2 -5 3 -10 2 =+) 2 4x²- 8 x y - 5 y² = (2x-5) (2x+1) || 因数分解の工夫 例題 (1) (x + y)² + 2(x+4)-15 x+y=Aとすると(置換) A2A-15= + (2) x4 -3x²-4 x2=Aとおくと、 (A+5)(A-3) = (x + y + 5 ) ( x + y-3) 11 A 2-3A 2-4 = (A-4) (A+1) =(x-4)(x+1) =(x+1)(x+2)(x-2)11
ページ11:
Date 例題2 x+xy+x + 2y 2 (Point 次数が大きい文字でまとめる!(複数の文字がある場合) もし同数ならどちらかの文字でまとめる! 今回の次数は xは2,yは1なのでxでまとめる。 x²+(y+1)x+2y-2 = x² + (y + 1 ) x+2(y-1) = (x + 2 ) ( x + y + 1) ※ 例題 3 2x² + 5x y + 3y2-3x-5y-2 xでまとめると、 2x²+(5y-3)x +3y2-5y 2 y - ? -2 2x²+(5y-3)x+(3y+1)(y-2) 2 y-2 3yt1 = 24-4 =+) 33 +1 57-3 =(x+y-2)(2x+3n+1) 2+ +(y-1)=y+l.
ページ12:
Date
例題4
a (b²-c²)
+
h (c² - a² ) + c ( a²- b²)
aについてまとめると、
-
(c-b) a² + (a²- c²) a = b²C + b c ?
h c + b²
共通因数
= (c- a) a² © (c²-e²) a - lc (b-c)
Ð
= (c-a), a² - (c+h) ( C - b), a ® bc (C-b),
=
[発展]
(c-h) { p² - (c + h) a = hc }
(C-w) (a-a) (Q-C)
・3次式の展開と因数分解の公式→
3
© (x + y)² = x² + 3x²Y + 3x y² + y ³
© (x - y) ³ = x² - 3x² + 3x^y³ - yo
.
15'] (x+1)°³ = x² + 3x² + 3x + 1 ||
D
· (2x-7) ³ = 8x³-12x²y + 6x y² - y³
共通因数(c-b)
松公式
③x²+ y³ = (x + y ) ( x² - x y + y² )
-
4 x³- y³ = (x − y ) ( x² + x y + y²)
例 <展開)(x-2y)(x+2xy+4g)=x-8yo/
(D) x² +64 = (x+4) (x² - 4x + 16)
ページ13:
<まとめ> Date 展開 公式 →使えなかったら分配法則のゴリ押し 一因数分解の手順 ①共通因数 公式(x+y)(x+y.(xty)(x-y) のような形にする。 L(x+a)(x+a) ③たすきがけ 13+173 ④次数の大きいものでまとめる。 ※「○○の範囲で」という注意書きは見ておこう。 基本は整数の範囲である。 例 実数の範囲なら x-2=(x+√2)(x-1) もok。
ページ14:
Date 第2節 実数 定義 自然数…,正の整数。 〇は含まない。 ・整数 具体的には 114 負の整数とOと正の整数で構成されている。 からなる数 2,-1,0,1,2, ・有理数・分数の形 分数の形(nmは整数でmキロ)で 表される数 (1) 有理数の分類 例① == 0.25 ⇒有限小数 2 14 /== 0.666.. 無限小数のうち循環小数 T & こ 031818.. 22 循環小数の表し方として ・←循環する数字の上に・ ②は1/ = 0.666.. = 0.6 7 は = 0.3181818 = 0.318 22 ③の仲間で1/17=0.142857142857 0.142857 118で循環している から初めと終わりの数の 上に。 と書き表す。
ページ15:
問循環小数 0.18を分数で表せ。 Date 解 0.18 = 0.181818 = A とおく。 100A = 18.18 18 18 であり、 -) 100 A 18.18 18 A 1 0.18 18 99 A 18 18 A = 18 99 A 従って 0.18 - 2|= 11 (ii) 実数 実数... 整数と有限小数または無限小数で表される数。 無理数…有理数でない数。ex) √√、π など 一実数 有理数 ・有限小数 0.2,-0.65 ・循環小数…0.6.0.25 整数 負の整数 自然数 0 -3,-2. etc 1,2,3 4, etc. 無理数 √2-√3.π など
ページ16:
Date ◎数の範囲と四則計算 数の範囲 加法(t)減法(-) 乗法(x)除法(÷) 自然数 整数 0 有理数 × X 0 ○ 実数 9 ① 2 2-4= -2 となり結果は整数の値になる。 1÷2=0.5(=1/2)となり結果は有理数の値になる ②と同様、 絶対値 数直線上における○からの距離といい、 実数αの絶対値をlalで表す。 例18 121= 2 1-31-3 しかし、 x1 = 正に2進む 絶対値に正負は 関係ない! 負に3進む 2 のときのとは? → x=±2 0からの距離が2となるとは? ☆絶対値は聞かれるところで土がつくかどうか変わる!
ページ17:
Point (絶対値の性質) ① lal≧0 AZO のとき lal a のとき lal = 例19 (1)|5-3| 〃 121 2 (2) 3 51 1-21 + = 2 ーけ (3)11-11 = 1-N2x -a aが負だから結局符号は+ Date ( 1-1.414... ) になってしまう! ⑩ 11-121=-(1-2)=√2-1. ↑ # 注 無理数があるときは数の大小に注目! ◎数直線上の2点間の距離 2点A(a),B(ℓ) 間 の距離は A a AB=lb-alで計算できる! - & xの増加量等にも 使っているよ! 例1 L この計算でもう間違わない! 2点A(4) B(-2)間の距離は AB = 4-(-2) = 6 B A -2 0 4
ページ18:
Dstu 例20 1.2.5 根号を含む式の計算 (1)3の平方根は±3 ⇒2乗して3になる数は土 (2) 49 point 例21 7 1-49× できない(実数) =7(=(-7)) √√√x = x (1)√√√√5 . = √15 (2) = √√20 22.5 2.5 例22 (1) 6√2+ 2. 3√√√2 = 6x + x -3x 4x √2と3は別物としてみる! (2)43-√12-27 = 4√3-2√3-3.3 〃 例23 (1) (2.3-√5)(√3+4√5) 6+8√15-√15 20 -14+7.15. + (2)(5+2)(55-√2) √5²-√2² =5-2=3 $
ページ19:
有理化 T 2 3√2 3.12 X 356 N 例題6 の分母を有理化せよ √ √ 解答 応例4 X- Date √5-√2 √2(√5-√2) √io-2 √TO-2 3 √5-№2 5-2 (x+y)(x-y)=x-y を使うのだ! 2C= √5+3 y=ss-Fのとき、次の値を求めよ。 (1)x+y 解答 xy ・基本対称式 <準備> 有理化 (2) x² + y² 1 x = x J5+J √5+√3 1 y- (1) = √5-3 x+y= №5-√3 xy = + × × √5-√3 5-√3 √5-√3 √5+√3 √5+√3 √5-√3 = こ ( 2 ) x² + y² = (x + y)² - =(x+y^2-2xy C+ √5 =√552-2×1/2 53 + 2.√5 5-3 = = √5-√3 2 J5+√3 2 5. + 5-1 4 +
ページ20:
Date ◎2重根号 例 (1) 8+2店 たして8 かけて15 となる2つの数字を考える。 × a b たすと 1 15 16 3 5 80 -1 -15 -16 10 -3 -5 -8 2つの数字とは3と5 〃 〃 8+2.15 〃 = (5+店)なので 8+2√5 N(同+店 Point (2重根号) ①(a+b)+2ag ②N(a+b)-2,ag Ja + ha =√a-Ja = B+5 (但し、 正の数のみ) ※O←この中身は十でなければならないから 25-256 = (一) = √√√3 (- 12 x 15 x ) (だから×) = (2)√8-4.13 8-2 無理やり作る! = 一√(+になる◎) WW6-√212 = (3)√4+√15 8+2√15 N8+2NT5 〃 2 無理やり作る! (+) √2 √5+√3 N10+√6 √2 2
ページ21:
☆対称式 Date 基本対称式…xy.xyの2つの計算順序を交換 しても成り立つ。 x² + y² = (x + y)² - 2xy, x² + y² = (x + y) - 3xy (x+y) が頻出だが、+yの形は基本対称式で表せる。
ページ22:
Dato §1.3.6 1次不等式 「より小さい」「未満」・・・<> T 以上」 例24 7 を使う 以下」 爪≧ を使う。 次の事柄を不等式で表せ。 (1)ある数xの3倍から5ひいた数は10より小さい 3x-5<10 (2)2つの数a,b の和は正で、5以下である。 >o 例25 ①2と3の大小関係は 2 < 3 Oka+b=5 -2と3の大小関係は-2> -3 ②2と9の大小関係は 2 < 9 ke と の大小関係は 2 =-4 -10 2-10- 化 rpoint (不等式の性質) A-B のとき 下記以外は不等号はそのまま Cが日ならば x÷のとき不等号をひっくり返す? ×(-1) A<B (-2) -A >-B A > B
ページ23:
81.3.7 1次不等式 Date 例27 不等式32-5<10 解答 を解け。 32 5 < 10 3x < 15 移項してOK! ☀+ F6 x<5 例28 不等式 2x-7≦5x-1を解け。 2x-75x-1 か -3x=6 1÷(-3)しているから不等号の向きを逆に x=-2 例題7 次の1次不等式を解け。 1/2x+1=1/2x-1/2 3 (point) 分数があるとき → 分母の最小公倍数でかける 小数があるとき →10倍、100倍 をする。 2と3の最小公倍数は「6」なので×6すると 6x(x+1) ≧6.(1/2x-1/12) 8x+6 ≧3x-2 5xz - .8 x≧ 号 # 0000/5 & 6 B
ページ24:
Date ◎連立不等式 例29 (1) (2) より x≧-2 x<5 -2≦x<5 X = 3 I > O より、2≧3 例題8 次の連立不等式を解け。 5x+3>3x+1 [11 -x+42(x-1) 解答 ①より 5x+3>3x+1 2x>-2 ②より x+4 x>-1 ≧2(x-1) -2C+42x-2 -3x=-6 x ≤ 2 ①と②の共通部分より >x 5 x 3 -1 < x ≤ 2 の 共通部分 2
ページ25:
◎3元1次不等式 4- -x<3x<x+4を解け から Date <大 のうち2つ選んで 立不等式にする。 解答 3x 4-X<3X <xc+4 ①より 4-x<3x 4<4x x より 3 X < x +4 2x< 4 x < 2 ①と②より1<x<2
ページ26:
Date 応例 5 次の不等式を満たす最小の自然数nを求めよ。 200+12(n-10) ≡ 15h 解答 200+ 12 (n-10) ≤ 15h 200+ 12n-120 ≡ 15n 80≦ 3 h 3n z 80 80 こ 26.6... つまり n = 266... だから これを満たす最小の自然数んは27 応例 6 * 1個60円の品物Aと1個100円の品物Bを 合わせて50個買い,100円の箱に詰めてもらう。 また、合計金額を4000円以下にするとき、 品物 Bは最大で何個かえるか。 解答 品物Bをx個とすると、品物Aは(50-x)個とできる。 答えたいものを個 60(50-x)+100x+100=4000 € 3900 3000-60x+100x 40x = 900 X = 45 22,5 X22.5 これを満たす最大のxは22. 品物Bは最大で22個
ページ27:
$1.3.8 絶対値を含む方程式・不等式 Date 絶対値・・・数直線上の距離 1-21=2,131=3 必ず+になる 絶対値は外して使うことが多い! 必ず数直線やグラフをかく! 例30 (1) 1x1=3 方程式では、絶対値を外す⇒さをつける!」 121=3 121=3 2 = ±3 -3 0 3 (2) 1x1 <3 x 具体的な数を入れて -3<X <3 確かめ (3) 1x1 ≥ 3 x //// x 具体的な数を入れて -3 3 x<-3, 3<x 確かめ 例題 9 次の方程式・不等式を解け。 (1)1x-2 = 3 (2) 1x+1| < 4 (3) 12x+1=3 解答 7 (1)1x-21=3 (2)-4<x+1-4 x-2 すべての項に-1 x= 2±3 -5<x < 3 x=5,-1 (3)12x+11≧3 2x + 1 < -3 2x<-4 X<-2 3<2x+1 2 <20 <x
ページ28:
Date 研究 ◎絶対値と場合分け ?どういうときに場合分けするの? → 絶対値の中と外に文字式があるとき。 例2 (1) 1x-21 3x が+かーかを考える 8x-2 (1)x-220 のとき(つまり、x≧2) X-2 =2 3x -2=2x × 条件 x = -1 となり条件に適さない。 (ii) x-2 <O のとき(つまりx<2) -(x-2) -x+2 = 3x 32 X- 22 x = 立 条件に適している。 したがってx=1/12
ページ29:
(2)1x-21≦x ① (i) x-220 のとき(つまり×22) X-2 = 3x. -22x X≥-I 条件 Date 条件との共通部分はx=2 ① (ii) x-2<0 のとき(つまりx<2) -(2-2)=3x -x+2=3x -4x=-2 x≧/// 条件との共通部分は1/2≦x<2 ①、②を合わせた範囲は1/2=x 1 2 x キ
ページ30:
ate 例 1x1+21x-21 = 5 ① ①では、 ②では 2 より大きいか小さいかで + 0" より大きいか小さいかで + 符号が変わる。 (i) ② (ii) (iii) ++ ①② x 0 2 (i) X <8 のとき 条件 (-x)+2(x+2)=5 - 3x+4 -3x= 5 1 2C= 3 (ii) o≦x<2のとき x+2(-x+2) 55 -xc+4=5 = 5 条件にあわない -x=1 x=4 条件より不適 (ii) 2≦x のとき x+2(x-2) = 5 3x-4 = 5 3xc = 9 X =3 (i), (ii), (ii) £') x = - 3/1, 3 #
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