§1 数 と 式
6 恒等式
これから,恒等式,等式,不等式 に関連する説明を行います。それぞれ独立しておりますが,いろいろなところで関連しています。まず,一つ一つの持っている意味を,確認してゆきましょう。
まず,恒等式の説明を行ないます。恒等式 とは,
含まれている文字にどのような値を代入しても,その等式の両辺の値が存在する限り常に成り立つ
等式をいいます。
次に挙げる2つの例は,いずれも恒等式です。
例
(1),(2)において,文字の中にどのような値を代入しても左辺の値と,右辺の値は一致します。このような式を,恒等式と呼びます。
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ワンポイント
記号「⇔」は,
p→q:pならばq
かつ
q→p:qならばp
が同時に成立つことを
言います。詳細はここ
をクリックして下さい。
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a,b,c を定数とするとき,次のことが成り立ちます。
ax2+bx+c=0 が x についての恒等式 ⇔ a = b = c = 0
[証明]
(ア) (⇒)
ax2+bx+c=0 が x について恒等式であるとします。すると,x がどのような値でも成り立つので,x=0,1,-1 としても等式が成り立ちます。そこで,それぞれの値を代入すると,
x=0 のとき,c=0
x=1 のとき,a+b+c=0
x=-1 のとき,a-b+c=0
となり,a=0, b=0, c=0 となります。
(イ) (
)
a=b=c=0 とします。すると 0x2+0x+0 となり,x がどんな値に対しても左辺の値は 0 となります。 (証明終)
上のことより,次のことがいえます。
まとめ3 恒等式
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このことより,
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よって,
この式の両辺の x の係数を比較すると,
となる。これを解いて,a=1,b=3,c=2.
上のように x の次数が等しい係数を比較し求めました。このような求め方を,「係数比較法」と呼びます。その他,恒等式の性質より,どのような値に対しても成立するので,等式の中に適当な値を代入し係数を求めることができます。そのような方法を,「数値代入法」といいます。
例題2
次の等式が恒等式となるように,定数 a,b,c の値を定めよ。
[解答1(係数比較法)]
右辺を展開しまとめると,
x2+2x-11=(a+b+c)x2-(3a+5b+4c)x+(2a+6b+3c)
なので,両辺係数を比較すると,
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1=a+b+c,
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2=-(3a+5b+4c),
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-11=2a+6b+3c
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このことより,a=2,b=-4,c=3 となる。
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ワンポイントアドバイス
代入する x の値は,どのような値
でもよいので,計算が簡単となる値
を代入する場合があります。例題2
では,右辺の因数に着目し,x に
1,2,3 を代入しています。
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[解答2(数値代入法)]
両辺に,x=1,2,3 を代入すると,
このことより,a=2,b=-4,c=3 となる。
練習問題1 次の等式が恒等式となるように,定数 a,b,c の値を求めよ。
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(1) 2x2+ax-12=(2x+b)(x-4)
(2) 3x2+2x-3=a(x-1)(x+2)+b(x-1)+c
(3) 
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x がどのような値をとっても,常に成り立つ等式を恒等式ということです。これが何の役に立つの,という疑問が残るかもしれませんが,必要になったときまた説明することにしましょう。
これで,恒等式は終わり,次に等式についての問題を学習していきましょう。