数学教員の一人議論

とある数学教員が頭の中の一人議論を形にします。

発想力がいらない解の公式の証明

みなさんこんにちは。

 

みなさんは2次方程式の解の公式を覚えていますか?

こちらです。

 

2次方程式ax^2+bx+c=0の解は

x=\dfrac{-b\pm\sqrt{b^2-4ac}}{2a}

 

これを始めて習ったとき

「先生が言っているし正しいんやろ。意味分らんけど言われた通り覚えよう。」

となった人と

「本当にこの式であってるの?式も複雑だしなぜこれが正しいのかを知りたい!

でも証明するためには発想力がいりそうだし自分には無理かも…」

となった人がいるのではないでしょうか。

この記事は後者の方に向けて書いています。

 

実は解の公式を証明するだけなら発想力は不要です。

 ax^2+bx+cx=\dfrac{-b\pm\sqrt{b^2-4ac}}{2a}を代入したら0になることを確かめればいいのです。

では、早速やってみましょう。

 

\begin{aligned}  &a\times\left(\dfrac{-b\pm\sqrt{b^2-4ac}}{2a}\right)^2+b\times\dfrac{-b\pm\sqrt{b^2-4ac}}{2a}+c\\&=a\times\dfrac{b^2\mp 2b\sqrt{b^2-4ac}+b^2-4ac}{4a^2}+b\times\dfrac{-b\pm\sqrt{b^2-4ac}}{2a}+c\\ &=\dfrac{b^2\mp 2\sqrt{b^2-4ac}+b^2-4ac}{4a}+\dfrac{-b^2\pm b\sqrt{b^2-4ac}}{2a}+c\\&=\dfrac{b^2\mp 2\sqrt{b^2-4ac}+b^2-4ac}{4a}+\dfrac{-2b^2\pm 2b\sqrt{b^2-4ac}}{4a}+\dfrac{4ac}{4a}\\&=\dfrac{1}{4a}\times\left(b^2\mp 2\sqrt{b^2-4ac}+b^2-4ac-2b^2\pm 2b\sqrt{b^2-4ac}+4ac\right)\\&=0\end{aligned}

 

最後にすべての項が消えるのが何とも気持ちがいいですね!

計算量は多いですが、この証明方法なら思いつきづらい式変形もないです。

 

スッキリしましたでしょうか?

これで誰かに「解の公式証明してよ」と言われても安心ですね。(そんな日はこないでしょうが笑)

以上です。ご一読ありがとうございました。