Ⅱ 式と方程式 · Stage 7 — 代数式と多項式 · 7.2 単項式と多項式すべての授業 →EN日本語
Stage 7 · 代数式と多項式

7.2  多項式の仲間:単項式と多項式

代数式の分類と命名:単項式・多項式・係数・次数・同類項。

11〜14歳対象 · まず直感、それから記号
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代数式の仲間 3x2 単項式(1つ) ひとつの構成ブロック x2 2x + 1 多項式 +と-でつながれたブロック
かけ算だけでつながる1つのブロックが単項式。複数のブロックをでつなぐと多項式になります。どちらも同じ代数式の仲間です。

授業7.1では、文字が数の代わりになることを学びました。たとえば3x2 − 2x + 1という式は、xの値がわかれば数を計算できる「レシピ」です。この授業では、そうしたレシピを分類・命名することを学びます。生物学者が動物に属と種の名前をつけるように、数学者はすべての代数式に正確な名前をつけます。その名前を見れば、式がどのように組み立てられているかが一目でわかります。

この授業を終えると、次の5つができるようになります:単項式(かけ算だけの単一ブロック)を見分ける、係数次数を読み取る、単項式をつなげて多項式を作りを数える、多項式の次数定数項を求める、そして同類項(まとめられる一致したブロック)を見つける。色の使い方は一貫しています:文字は青、前の数字は琥珀色、指数は紫です。

7.2.1 単項式:かけ算だけでつながる式

まず最も単純な式から始めましょう。足し算も引き算もなく、すべてがかけ算だけでつながっています。数、文字、または数と文字をかけ合わせたものを単項式といいます(接頭語monoは「ひとつ」を意味します)。分割できない単一の構成ブロックだと考えてください。

本物の単項式の例を4つ挙げます:3x2、 −2ab、 7、 そしてxだけ。それぞれ見てみましょう。3x2では3がx2にかかり、−2abでは−2がabにかかり、単独の数7はそれ自体が単項式、x一文字は最もシンプルなブロックです。重要なのは、どれも内側にプラスやマイナスの記号がないことです。(−2abのマイナスは2つの部分の間の演算ではなく、前の数字を負にしているだけです。)

単項式 = かけ算のみ、内側に+や-なし 3x2 −2ab 7 x + 1 2x 5 下の2つはそれぞれ部分のに+か-があるため、単一のブロックではありません。
単項式はひとつのブロックです。が2つの部分を分けた瞬間、それは単一の単項式ではなく、複数がつながった式になります。
重要ポイント

単項式とは、数、文字、または数と文字をかけ合わせたもの、それ以外の何物でもありません。内側にプラスも、マイナスもなし。代数の原子ともいえる、分割不可能な単一のブロックです。

注意 — 文字で割ることはできない

単項式は文字をかけることはできますが、文字で割ることはできません。5xは単項式ですが、5 ÷ x(つまり5x)は単項式ではありません。ただし数で割ることは問題ありません:x/2½xと同じで、数と文字のかけ算 — 正真正銘の単項式です。

🎮 やってみよう単項式を調べる

単項式c xa ybを作りましょう。係数と2つの指数を設定して、ブロックが組み替わる様子を観察しましょう。

係数 −3
xの指数 2
yの指数 1

7.2.2 単項式の係数と次数

すべての単項式には、それを説明する2つの数があります。最初の数はすぐ見つかり、2番目は少し数えが必要です。

係数とは前に書かれた数のことで、ブロックの大きさを示します。つまり文字部分が何個あるかです。−3x2yでは係数は−3です。符号は常に係数と一緒に移動するので、ここでの係数はマイナス3であり、3ではありません。

次数はブロックが文字の「層」をいくつ持つかを表します。求めるには、すべての文字の指数を足します−3x2yではxの指数が2yの指数が1(指数が書かれていない文字は1として数えます)なので、次数は2 + 1 = 3です。

−3x2y1 係数 = −3 (ブロックの大きさ) 2 + 1 = 次数 3 (文字の層の数)
−3x2yでは:係数は前の数字で、次数は指数の合計2 + 1 = 3です。
例題 — 5a3b2の係数と次数

5a3b2の係数と次数を求めましょう。

  1. 前の数字は5なので、係数は5符号を含む — ここでは正
  2. 各指数を読む:a3b2どの文字にも指数がある
  3. 足し算:3 + 2 = 5なので、次数は5次数 = すべての指数の合計
注意 — 3つのひっかかりやすいケース

xのような文字だけの場合、見えない係数1があります(1xを意味します)、次数は1。
xの係数は−1です(0でもなく、−1×何もなしでもありません — 先頭のマイナスだけで係数は−1)。
7のような文字のない0以外の数は次数0です(足す指数がないので合計は0)。

🎮 やってみよう係数と次数を読み取る

いくつかのプリセット単項式を順に確認しましょう。係数が琥珀色に光り、指数が1層ずつ次数として積み重なります。

単項式 1 / 6

7.2.3 多項式:複数のブロックをつなぐ

ひとつのブロックだけでは、面白いことをほとんど表せません。そこで、かけ算ではなくつなぐだけの2つの記号、プラスマイナスを使って単項式をつなぎ合わせます。単項式をでいくつかつなぐと多項式ができます(接頭語polyは「多くの」を意味します)。たとえば3つのブロックx22x1x2 − 2x + 1としてつなぐと、ひとつの多項式になります。

連鎖の各ブロックをといいます。多項式x2 − 2x + 1は3つの項を持ちます:x2、次に−2x、そして1。2番目の項が−2xでマイナス記号がついていることに注目しましょう。これが多項式で最も大切な習慣です:

x2 2x + 1 第1項:x² 第2項:−2x この-は第2項の一部! 第3項:1
多項式は単項式の連鎖です。各リンクはであり、項の前の記号はその項の一部です。したがってここでの中間の項は−2xであり、2xではありません。
重要ポイント — 記号は項の一部

多項式を項に分解するには、+と-の記号のところで切り離し、それぞれの記号を後に続く項にくっつけておきます。4x3 − 7x + 2の3つの項は4x3−7x+2です。

例題 — 項を列挙する

2a2a − 6の項を列挙しましょう。

  1. つなぎの記号を探す:aの前に、6の前にがある。+と-のところだけで切る
  2. そこで切り、記号を各項につける。記号は一緒に移動する
  3. 項は2a2a−63項−aは−1aを意味する
注意 — 単項式も多項式の一種

「Poly」は「多くの」を意味しますが、リンクが1つでも連鎖と呼びます。5xのようなすべての単項式は(とても短い)多項式でもあります。多項式が大きな仲間で、単項式はその中の1項の仲間です。

🎮 やってみようブロックから多項式を作る

項のブロックを追加し、各符号と次数を選び、不要な項は削除しましょう。多項式が標準形(最高次から順)に自動的に整列します。

7.2.4 多項式の項・次数・定数項

項が見えたら、そこから3つの役立つ情報が得られます。いずれも項を1つずつ調べることで分かります。

項の数。連鎖のリンクを数えるだけです。3x2 − 5x + 4は3項、x4 + 1は2項。

多項式の次数。には固有の次数があります(7.2.2節の指数の合計)。多項式の次数は各項の次数の中で最大のもの—スタックで最も高いブロックです。3x2 − 5x + 4では各項の次数が2、1、0なので、多項式の次数は2です。

定数項。文字が全くなく、ただの数の項が定数項です。3x2 − 5x + 4では定数項は4です。(裸の数がない場合、定数項は0です。)

多項式は標準形で書くのが礼儀であり、次数も一目でわかります:降べきの順、最高次を最初に、定数項を最後に。たとえば4 − 5x + 3x23x2 − 5x + 4と整理します。

3x2 −5x + 4 次数 2 次数 1 次数 0 最高 → 多項式の次数 2 定数項 = 4 標準形:降べきの順、定数項が最後。
項を次数の高い順に並べます。最高次の項が多項式の次数を決め(ここでは2)、数だけの項が定数項(ここでは4)です。
例題 — 7x − 2x3 + 5を調べる

7x − 2x3 + 5は何項ありますか?次数・定数項・標準形は何ですか?

  1. 記号で切る:項は7x−2x353項リンクを数える
  2. 各項の次数は1、3、0;最大は3 → 次数3最高ブロックが勝つ
  3. 裸の数は5 → 定数項5文字が一切ない
  4. 降べきの順に並べ直す:−2x3 + 7x + 5最高次を先に、定数項を最後に
注意 — 次数は最大値、合計ではない

多項式の次数は各項の次数の最大値であり、合計ではありません。x2 + x + 1の次数は2(最大値)であり、2 + 1 + 0 = 3ではありません。次数3には実際に次数3の項が必要です — 小さい項を足しても次数は上がりません。

🎮 やってみよう次数・項の数チェッカー

多項式が表示されます。次数項の数を予測して入力し、確認しましょう。いくつかの多項式を巡って全問正解を目指しましょう。

次数 0
項の数 1

7.2.5 式の仲間と同類項

少し引いて全体像を見ましょう。単項式は単一のブロック、多項式は複数のブロックがつながったもの。合わせてStage 7全体で扱う代数式の仲間を構成します。単項式は多項式の仲間の中で1項だけの仲間です。

次はこれからのすべてを動かす考え方です。2つの項の文字部分がまったく同じ(同じ文字が同じ指数で)ときに、それらを同類項といいます。異なってよいのは前の数字だけです。同類項はそろいのブロックであり、個数だけが違うもの — そして足したり引いたりできるのはそろいのブロックだけです(授業7.3でまさにそれをします)。

たとえば3x2−5x2は同類項です。どちらも「x²」のブロックで、琥珀色の数字だけが違います。しかし3x23x同類項ではありません — 一方はx²のブロック、もう一方はxのブロックで、係数が同じでも全く違う形です。

同類項 ✓ 3x2 −5x2 同じ文字x、同じ指数2 — 数字だけが違う 同類項でない ✗ 3x2 3x 指数2 vs 1 — 異なるブロック、まとめられない
同類項は文字とその指数の両方が一致しなければなりません。係数が大きくても違っても問題ありません。指数が違うと別の種類のブロックになります。
重要ポイント — 同類項の確かめ方

係数を親指で隠してみましょう。残った文字部分が同じ(同じ文字・同じ指数)なら同類項。文字部分が少しでも違えば異類項。定数項(数字だけ)は文字部分が同じ「空」なので、すべて互いに同類項です。

例題 — 同類項をグループ分けする

2x2x53x24x−1の同類項をグループ分けしましょう。

  1. 係数を隠して文字部分を読む:x2x、(なし)、x2x、(なし)。文字部分が大事
  2. 同じ文字部分 = 同じグループ。形を一致させる
  3. グループ:x²項 {2x2, 3x2}x項 {−x, 4x}定数項 {5, −1}3つの仲間
🎮 やってみよう同類項マッチャー

プールからチップを選んで正しいグループに入れましょう。同類項なら色でまとまり、同類でないチップは弾かれます。3つのグループを正しく埋めてクリアしましょう。

プール — チップをタップ
x²項 x項 定数項

重要なアイデアをひとことで

単項式はひとつのブロック — 数と文字のかけ算で、内側に+や-なし。係数は前の数字、次数は指数の合計(数字だけなら次数0)。単項式を+と-でつなぐと多項式になり、各部分が(符号は各項の一部)。多項式の次数は最大の項の次数、定数項は数字だけの項で、標準形(降べきの順)で書く。最後に同類項は文字と指数が同じもの — すぐにまとめ方を学ぶそろいのブロックです。

次回 — 7.3

同類項を見つけられるようになった今、式の加減の準備ができました:そろいのブロックをまとめ、括弧を外し、長い式を最短の標準形に整理します。そのすべての操作は今学んだ同類項の考え方に基づいています。

練習問題 7.2

まず自分で解いてから、答えを開いて確認しましょう。

  1. 次のうち単項式はどれですか? 4x2、 x + 3、 −6、 2ab2、 y − 1
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    単項式:4x2−62ab2。残りのx + 3y − 1はそれぞれ部分の間に+や-があるので、単一のブロックではありません。
  2. −7x3係数次数を求めなさい。
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    係数−7(符号込み);次数3(指数は3だけ)。
  3. 4a2b3の係数と次数を求めなさい。
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    係数4;次数2 + 3 = 5
  4. xyの係数と次数は何ですか?また数字だけの9は?
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    xyは係数−1、次数1 + 1 = 2。数字9は係数9、次数0(指数を与える文字がない)。
  5. 5x2x + 8の項を列挙し、個数を答えなさい。
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    項:5x2x+83項。(第2項はマイナス記号を持つことを忘れずに。)
  6. 2x3 − 4x2 + 6の項の数・次数・定数項を答えなさい。
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    3項;次数3(最大の項の次数);定数項6
  7. 5 − 3x2 + x標準形に直しなさい。
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    −3x2 + x + 5。降べきの順(2、次に1、次に0)に並べ、各記号を項につける。
  8. 正しい・正しくない:x2 + x + 1の次数は3である。説明しなさい。
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    正しくない。次数は最大の項の次数であり2です — 2 + 1 + 0の合計ではありません。次数を足し合わせてはいけません。
  9. 同類項のペアはどれですか? (a) 4x2−9x2  (b) 2x2x2  (c) 7−3  (d) 5ab5a
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    同類項:(a)どちらもx²項、(c)どちらも定数項。異類項:(b)指数1と2が違う;(d)文字abaが違う。
  10. 同類項ごとにグループ分けしなさい:3y−2y275yy2−4
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    y²項:−2y2y2。y項:3y5y。定数項:7−4
  11. 多項式6xx4 + 2x2 − 9を標準形に直し、次数・項の数・定数項を答えなさい。
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    標準形:x4 + 2x2 + 6x − 9。次数44項;定数項−9

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定着させるための6問です — よくある間違いポイントを狙っています。正しいと思う答えをタップしましょう。

🎮 クイズ速習6問

§ この授業の位置づけ

前の授業は7.1 — 数から文字へ:文字を使って数を表すでした。そこで文字が数の代わりになることを学びました。今度は単項式・多項式・次数・同類項を身につけたので、7.3 — 式の加減:同類項をまとめて括弧を外すに進む準備ができています。そこでは今学んだ同類項を実際にまとめ、長い式を整理します。

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