
中学1年生の数学で習う言葉「等式」。
等式(とうしき)とは、二つの対象の等価性・相等関係 (equality) を表す数式のことである。
これがその定義である。
簡単に言うと、「=」を含んだ式の事です。
例えば「3X+4Y=25」のような。
では、
「3X+4Y=25」
と
「3X+4X=7X」
ではどちらを「方程式」と言うでしょうか。
方程式の定義は以下。
さまざまな対象の間に成り立つ、等号を用いて表すことのできる関係およびその等式のことである。
これだとわかりにくいので噛み砕きます。
等式のうち、式の中の文字を特別の値にすると等式が成り立つ等式
のことである。
例えば、「X+1=4」という式は、Xの値が3のときだけ成り立ちます。
3+1 となりますので。
上の定義でいう「特別の値」とはこの場合3ということです。
この「特別の値」とは、1つである必要はなく、例えば「Y×Y=1」という式は、Yの値が1のときに成り立ちますが、-1のときでも成り立ちます。
ー1×(ー1)=1なので。
2つや3つでもいいのです。
無限にあってもいいのです。
ある特別な値のときだけ成り立てばいいのです。
さて、最初の問いに戻りますと、
「3X+4Y=25」
は、Xの値が3、Yの値が4のときには、3×3+4×4=25となり、等式が成り立ちます。
Xの値が7、Yの値が1のときにも成り立ちますし、他に無数にあります。
でも、何でもいいわけではありませんよね。
Xの値が1、Yの値が1のときは、3×1+4×1=7 となり、25にはなりませんよね。
つまり、方程式です。
では、もう一方の「3X+4X=7X」は方程式なのか?
これは、方程式ではないんです。
例えばXの値が1なら、
左側(数学の用語では左辺と言う)3×1+4×1=7
右側(数学の用語では右辺と言う)7×1=7
成り立ちますね。
ではXの値が2なら、
左側(数学の用語では左辺と言う)3×2+4×2=14
右側(数学の用語では右辺と言う)7×2=14
成り立ちますね。
ではXの値が3なら、
左側(数学の用語では左辺と言う)3×3+4×3=21
右側(数学の用語では右辺と言う)7×3=21
成り立ちますね。
長くなりますのでこの辺で。。
これは、Xの値が何であっても成り立ちます。
分数だろうが、負の数だろうが、根号のついた数だろうが成り立ちます。
よって、方程式とは言えません。
方程式とは、ある特別な値のときだけ成り立つのですから。
では、「3X+4X=7X」はなんなのか??
これは高校2年生の数学で習う「恒等式」です。
当然中学校では習いませんが、私が今担当している中1生の授業ではあえてこの単語を話しました。
もちろん、高校に行ったら習うから、今ここで無理に覚える必要はない、あくまで教養程度で、と伝えましたが。
「等式」の中でもどういうものが「方程式」で、「方程式」でないものは何なのか、それを説明するためにあえて話しました。
「恒等式」という言葉自体は中学校では習いませんが、その概念はちょこちょこ出てきます。
なので、高校に入って「恒等式」という言葉を習うと、「あ、あの時習ったあの式は恒等式なんだ!!」という気づきがあり非常に面白いのです。
長くなりましたが、こういった数学の本質を授業の際に教えています。
とりあえず覚えてね、みたいな教え方はよほどでなければしません。
(数学Bのベクトルの内積とかでなければ。。。。)
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