二次方程式の計算:解の公式で解く(途中式・判別式・グラフ)
ax2 + bx + c = 0 の a・b・c を入れると、解の公式に代入した途中式と答えを出します。√ を簡単にした正確な形と小数、判別式、因数分解、虚数解(数学Ⅱ)、放物線のグラフも。分数・小数の係数もそのまま入れられます。
数値を入れる
- 0 以外
- ない項は 0
- −3・0.5・1/2 も
2x² − 5x + 1 = 0 の解
x = 5 ± √174
a = 2、b = −5、c = 1
判別式 D = b2 − 4ac = (−5)2 − 4 × 2 × 1 = 17。0より大きいので、異なる2つの実数解
解の公式 x = −(−5) ± √172 × 2 = 5 ± √174
小数では x ≒ 0.2192、2.2808
2つの解の和 = −b/a = 5/2、積 = c/a = 1/2(解と係数の関係・数学Ⅱ)
2x² − 5x + 1 = 0 の解: x = (5 ± √17)/4グラフ(放物線 y = ax2 + bx + c)
※ x 軸と交わる点の x 座標が、方程式の実数解です。交わらなければ実数の解はありません。グラフは形がわかるように、縦と横の目盛りを変えています。
解の公式
ax2 + bx + c = 0 の解は x = −b ± √(b2 − 4ac)2a
解の公式の導き方(平方完成)
| 1 | ax2 + bx + c = 0 の両辺を a でわる: x2 + bax + ca = 0 |
| 2 | ca を右へ移す: x2 + bax = −ca |
| 3 | x の係数の半分の2乗 (b2a)2 を両辺に足す: (x + b2a)2 = b2 − 4ac4a2 |
| 4 | 平方根をとる: x + b2a = ±√(b2 − 4ac)2a |
| 5 | b2a を右へ移す: x = −b ± √(b2 − 4ac)2a |
学習指導要領解説では、x2 + 4x − 7 = 0 のように「平方の形に変形して解く」手順と見比べながら、解の公式が導かれる過程を知ることを大切にしています(中学3年)。
判別式 D = b2 − 4ac と解の個数
| D | 解 | グラフと x 軸 |
|---|---|---|
| D > 0 | 異なる2つの実数解 | 2点で交わる |
| D = 0 | 重解(1つ) | 1点で接する |
| D < 0 | 実数解なし(虚数解2つ) | 交わらない |
よくある質問
解の公式とは?
二次方程式 ax2 + bx + c = 0 の解を、係数 a・b・c から直接求める式で、x = {−b ± √(b2 − 4ac)} ÷ 2a です。因数分解できない方程式も解けます。中学3年で学びます。
解の公式の使い方は?
式を ax2 + bx + c = 0 の形にして、a・b・c を符号ごと代入します。2x2 − 5x + 1 = 0 なら a = 2、b = −5、c = 1 で、x = {5 ± √(25 − 8)} ÷ 4 = (5 ± √17)/4 です。
b が偶数のときの公式は?
b = 2b′ とおくと x = {−b′ ± √(b′2 − ac)} ÷ a と簡単になります。x2 + 4x − 7 = 0 なら b′ = 2 で、x = −2 ± √(4 + 7) = −2 ± √11。どちらの公式でも答えは同じです。
判別式とは?
D = b2 − 4ac(解の公式の √ の中)です。D > 0 なら異なる2つの実数解、D = 0 なら重解、D < 0 なら実数の解はありません。高校の数学Ⅱでは、D < 0 のとき2つの虚数解(i を使った解)があると学びます。
√ の中がマイナスになったら?
中学の範囲では「解なし」です。高校の数学Ⅱでは、2乗すると −1 になる数 i(虚数単位)を使い、x2 + 2x + 5 = 0 の解は x = −1 ± 2i と表します。
出典と適用年度
- 文部科学省
- 中学校学習指導要領(平成29年告示)解説 数学編(第3学年 二次方程式:解の公式を知り,それを用いて二次方程式を解くこと)
- 文部科学省
- 高等学校学習指導要領(平成30年告示)解説 数学編(数学Ⅱ いろいろな式:複素数の四則計算、二次方程式の解の種類の判別及び解と係数の関係)
本ツールの整数・分数の計算は誤差なしで行い、終わりのない小数は表示した桁で四捨五入しています。授業やテストでの答えの書き方(分数のまま・帯分数・根号の形など)は、先生や問題の指示に従ってください。
要点
- 解の公式
x = {−b ± √(b2 − 4ac)} ÷ 2a - 判別式
D = b2 − 4ac - b が偶数
x = {−b′ ± √(b′2 − ac)} ÷ a - 習う学年
中学3年(虚数解は高校 数学Ⅱ)