■展開公式1(例題→選択問題)


基本的な乗法公式(展開公式)
[I]  (a+b)2=a2+2ab+b2
[II]  (a−b)2=a22ab+b2
[III]  (a+b)(a−b)=a2−b2
[I]の例
(x+3)2=x2+2·x·3+32=x2+6x+9
(4x+1)2=(4x)2+2·(4x)·1+12=16x2+8x+1
x だけでなく,係数も2乗することを忘れないこと.
[II]の例
(x5)2=x22·x·5+52=x2−10x+25
(2x3y)2=(2x)22·(2x)·(3y)+(3y)2=4x2−12xy+9y2
x , y だけでなく,係数も2乗することを忘れないこと.
[III]の例
(x+6)(x6)=x262=x2−36
(2x+3y)(2x3y)=(2x)2(3y)2=4x2−9y2
x , y だけでなく,係数も2乗することを忘れないこと.
問題1 次の式を展開せよ. (正しいものを選べ.)
(1) (x+5)2
⇒  x2+5x+10 ,  x2+5x+25 ,
______x2+10x+10  , x2+10x+25
(2) (3x−5)2
⇒  9x2−15x+25 ,  9x2−30x+25 ,
______9x2−15x−25  , 9x2−30x−25
(3) (3x+5)(3x−5)
⇒  3x2−5 ,  3x2−25 ,
______9x2−10  , 9x2−25
.
[IV]  (x+a)(x+b)=x2+(a+b)x+ab
[V]  (ax+b)(cx+d)=acx2+(ad+bc)x+bd
[IV]の例
(x+2)(x+3)=x2+(2+3)x+2·3=x2+5x+6
和が x の係数で,積が定数項になる.(逆にする間違いが多い)
(x+4)(x7)=x2+{4+(−7)}x+{4·(−7)}=x2−3x−28
(x+4y)(x7y)=x2+{4y+(−7y)}x+{4y·(−7y)}=x2−3xy−28y2
前の式に y を付けただけと考えると後で困る.係数が 4y , −7y だと考えること.

[V]はバラバラにして集める「やりかた」が身に付いておればよく,結果を「覚える」必要はない.
(2x1)(x+3)=2x2+6x−x−3=2x2+5x−3
問題2 次の式を展開せよ. (正しいものを選べ.)
(1) (x+5)(x+1)
⇒  x2+5x+6 ,  x2+6x+5 ,
______2x+6  , 2x+5
(2) (x+7)(x−5)
⇒  x2+2x−35 ,  x2−2x−35 ,
______x2+35x−2  , x2−35x−2
(3) (x−3)(x−5)
⇒  x2−15x+8 ,  x2−15x+8 ,
______x2−8x+15  , x2−8x−15
(4) (x−2)(3x+1)
⇒  3x2+7x−2 ,  3x2+5x−2 ,
______3x2−5x−2  , 3x2−5x+2
.
[VI]  (a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3
[VII]  (a−b)3=a3−3a2b+3ab2−b3
[VIII] (a+b)(a2−ab+b2)=a3+b3
ab の係数が−1のときのこの公式が使える.
ab の係数が−2のときは使えない.
[IX]  (a−b)(a2+ab+b2)=a3−b3
ab の係数が1のときのこの公式が使える.
ab の係数が2のときは使えない.
※こじつけの覚え方:「1年生は2年生と仲が悪い,1年生と3年生は仲がよい」
[VI]の例
(x+1)3=x3+3·x2·1+3·x·12+13=x3+3x2+3x+1
(2x+3)3=(2x)3+3·(2x)2·3+3·(2x)·32+33
_______=8x3+36x2+54x+27
係数を2乗,3乗したものも係数に入ってくる.
[VII]の例
(2x1)3=(2x)33·(2x)2·1+3·(2x)·1213
_______=8x3−12x2+6x−1
[VIII][IX]の例
※そもそも,この公式は (a+b)3 とは「#全く関係ない#」ことに注意すること.
(x+1)(x2−x+1)=x3+1
見たらすぐ答え.特別な計算はいらない.
これを,x3+3x2+3x+1 などと変形してはいけない.
(2x−1)(4x2+2x+1)=8x3−1
見たらすぐ答え.特別な計算はいらない.
これを,8x3−12x2+6x−1 などと変形してはいけない.
(x+1)(x2+x+1)=
公式に当てはまっていない.気長にばらばらにするだけ.
x3+2x2+2x+1 になる.
(x−2)(x2+4x+4)=
公式に当てはまっていない.気長にばらばらにするだけ.
x3+2x2−4x−8 になる.
問題3 次の式を展開せよ. (正しいものを選べ.)
(1) (x+2)3
⇒  x3+3x2+3x+8 ,  x3+6x2+6x+8 ,
______x3+6x2+12x+8 , x3+12x2+6x+8
(2) (3x−2)3
⇒  27x3−54x2+36x−8 ,  27x3−54x2−36x−8 ,
______27x3−18x2+18x−8 , 27x3−18x2−18x−8
(3) (x+2)(x2−2x+4)
⇒  x3−8 ,  x3+6x2+8x+8 ,
______x3+8  , x3−6x2+8x−8
(4) (x+1)(x2−2x+1)
⇒  x3+1 ,  x3+x2+x+1 ,
______x3−1  , x3−x2−x+1

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