== (数と式)公式と例 ==

 このページは,教科書に太枠で書かれているレベルの公式を一覧表にして,各々の使い方を2題ずつ示したものです.
 高校の定期試験や大学入試問題などと比較すると,内容的に「非常に薄い」ものですので,その点よろしく.
 これらの公式を始めてみる人が,このページだけで身に着けるのは無理です.一度学習した人が,忘れてしまったことを思い出すという使われ方を想定しています.
 もう少し詳しい内容,証明などがあるページはリンクで示しています.
【1. 指数法則】
m, nは正の整数とする
am×an=am+n …(1.1)
(am)n=amn …(1.2)
(ab)n=anbn …(1.3)
【例1.1】
a2×a3=a5
a×a5=a6
【例1.2】
(a2)3=a6
(a3)4=a12
【例1.3】
(ab)5=a5b5
(xy)3=x3y3
【2. 乗法公式】
(a+b)2=a2+2ab+b2 …(2.1)
(a−b)2=a2−2ab+b2 …(2.2)
(a+b)(a−b)=a2−b2 …(2.3)
【例2.1】
(x+3)2=x2+6x+9
(3x+4y)2=9x2+24xy+16y2
【例2.2】
(2a−b)2=4a2−4ab+b2
(x−5)2=x2−10x+25
【例2.3】
(x+3)(x−3)=x2−9
(a2+b2)(a2−b2)=a4−b4

(x+a)(x+b)=x2+(a+b)x+ab …(2.4)
(ax+b)(cx+d)=acx2+(ad+bc)x+bd …(2.5)
【例2.4】
(x+2)(x+3)=x2+5x+6
(a+2b)(a−3b)=a2−ab−6b2
【例2.5】
(2x−1)(3x+2)=6x2+x−2
(3x+2y)(2x+3y)=6x2+13xy+6y2
(a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3 …(2.6)
(a−b)3=a3−3a2b+3ab2−b3 …(2.7)
【例2.6】
(x+1)3=x3+3x2+3x+1
(3x+2y)3=27x3+54x2y+36xy2+8y3
【例2.7】
(x−1)3=x3−3x2+3x−1
(3x−2y)3=27x3−54x2y+36xy2−8y3

(a+b)(a2−ab+b2)=a3+b3 …(2.8)
(a−b)(a2+ab+b2)=a3−b3 …(2.9)
【例2.8】
(x+2)(x2−2x+4)=x3+8
(2a+3b)(4a2−6ab+9b2)=8a3+27b3
【例2.9】
(x−4)(x2+4x+16)=x3−64
(2a−b)(4a2+2ab+b2)=8a3−b3
(a+b+c)2=a2+b2+c2+2ab+2bc+2ca …(2.10)
(a+b+c)(a2+b2+c2−ab−bc−ca)=a3+b3+c3−3abc …(2.11)
【例2.10】
(a+b−c)2=a2+b2+c2+2ab−2bc−2ca
(a−b−c)2=a2+b2+c2−2ab+2bc−2ca
【例2.11】
(a+b−1)(a2+b2+1−ab+b+a)=a3+b3−1+3ab



※乗法公式の右辺と左辺を入れ換えると因数分解公式になるが,一応再掲する.
【3. 因数分解公式】
ma+mb=m(a+b) …(3.0)
a2+2ab+b2=(a+b)2 …(3.1)
a2−2ab+b2=(a−b)2 …(3.2)
a2−b2=(a+b)(a−b) …(3.3)
【例3.0】
px+py=p(x+y)
x2−x=x(x−1)
【例3.1】
x2+6x+9=(x+3)2
9x2+24xy+16y2=(3x+4y)2
【例3.2】
4a2−4ab+b2=(2a−b)2
x2−10x+25=(x−5)2
【例3.3】
x2−9=(x+3)(x−3)
a4−b4=(a2+b2)(a2−b2)
x2+(a+b)x+ab=(x+a)(x+b) …(3.4)
acx2+(ad+bc)x+bd=(ax+b)(cx+d) …(3.5)
(3.5)はたすき掛けの因数分解と呼ばれる 【例3.4】
x2+5x+6=(x+2)(x+3)
a2−ab−6b2=(a+2b)(a−3b)
【例3.5】
6x2+x−2=(2x−1)(3x+2)
6x2+13xy+6y2=(3x+2y)(2x+3y)
a3+3a2b+3ab2+b3=(a+b)3 …(3.6)
a3−3a2b+3ab2−b3=(a−b)3 …(3.7)
【例3.6】
x3+3x2+3x+1=(x+1)3
27x3+54x2y+36xy2+8y3=(3x+2y)3
【例3.7】
x3−3x2+3x−1=(x−1)3
27x3−54x2y+36xy2−8y3=(3x−2y)3

a3+b3=(a+b)(a2−ab+b2) …(3.8)
a3−b3=(a−b)(a2+ab+b2) …(3.9)
【例3.8】
x3+8=(x+2)(x2−2x+4)
8a3+27b3=(2a+3b)(4a2−6ab+9b2)
【例3.9】
x3−64=(x−4)(x2+4x+16)
8a3−b3=(2a−b)(4a2+2ab+b2)
a2+b2+c2+2ab+2bc+2ca=(a+b+c)2 …(3.10)
a3+b3+c3−3abc=(a+b+c)(a2+b2+c2−ab−bc−ca) …(3.11)
【例3.10】
a2+b2+c2+2ab−2bc−2ca=(a+b−c)2
a2+b2+c2−2ab+2bc−2ca=(a−b−c)2
【例3.11】
a3+b3−1+3ab=(a+b−1)(a2+b2+1−ab+b+a)



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