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無料 ·中学3年

式の展開と因数分解

社会でどう使われるか

因数分解は単なる計算テクニックではない。RSA暗号は「大きな数を素因数分解するのが難しい」という性質で安全を保っている。機械学習の損失関数の最適化も、式を因数分解して極値を見つける操作だ。また、展開公式 (a+b)² = a²+2ab+b² は、ニュートン二項定理へとつながり、確率論・物理学の根幹を成す。

要点

乗法公式(展開公式)

次の3つの公式を覚える。①(a+b)²=a²+2ab+b² ②(a−b)²=a²−2ab+b² ③(a+b)(a−b)=a²−b²

(x+3)² の展開

a=x, b=3 として公式①を適用する。

因数分解とは

多項式を積の形に変形することを因数分解という。主な手法:①共通因数でくくる ②乗法公式の逆 ③たすきがけ

たすきがけ

x²+bx+c の形の因数分解は、積が c、和が b になる2数 p, q を探して (x+p)(x+q) とする。

因数分解で二次方程式を解く

x²+5x+6=0 を因数分解すると (x+2)(x+3)=0。積が0なら少なくとも一方が0なので x=−2 または x=−3。

確認問題 10問

選ぶと答え合わせできます

Q1 (x + 4)² を展開すると?

Q2 (x − 5)² を展開すると?

Q3 (x + 3)(x − 3) を展開すると?

Q4 x² + 7x + 12 を因数分解すると?

Q5 x² − 9x + 20 を因数分解すると?

Q6 6x² を共通因数でくくる:6x² + 9x = ?

Q7 x² − 25 を因数分解すると?

Q8 (2x + 1)(x + 3) を展開すると?

Q9 x² + 2x − 15 を因数分解すると?

Q10 4x² − 4x + 1 を因数分解すると?

この単元を使う職業

暗号エンジニア・セキュリティ研究者 ¥1200万
機械学習エンジニア ¥1200万
量子コンピュータ研究者 ¥1400万

暗号エンジニア・セキュリティ研究者¥1200万

RSA・楕円曲線暗号など、素因数分解・多項式の理論を使った安全な通信システムを設計。

使う数学: 因数分解整数論群論確率論

機械学習エンジニア¥1200万

損失関数の最適化・正則化項の整理など、式の展開と因数分解が数値計算の効率化に直結。

使う数学: 因数分解微分線形代数最適化理論

量子コンピュータ研究者¥1400万

Shor のアルゴリズムで因数分解を量子コンピュータが解く理論を研究・実装する。

使う数学: 因数分解整数論量子力学線形代数

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