数学の本質を学ぼう | 仙台を中心に宮城で授業をするプロ家庭教師もりたの旧ブログ 高校受験・大学受験・中学受験等(オンライン授業もしております)

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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」



「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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