今日の1問は、中3数学。解が「文字そのもの」になっている、ちょっと不思議な2次方程式です。「異なる」という一言がカギになります♪
今日の問題
2次方程式 x2 + ax + b = 0 の、異なる2つの解が a と b であるとき、a、b の値を求めなさい。

まずヒント
解が a と b なら、x に a や b を代入すると式が成り立ちます。代入して、a と b の関係式をつくってみましょう。そして最後に「異なる」という条件を忘れずに確認します。
解き方
ステップ1 x = a を代入する
x = a が解なので、a2 + a×a + b = 0。つまり 2a2 + b = 0 なので、b = −2a2 …①
ステップ2 x = b を代入して因数分解する
x = b が解なので、b2 + ab + b = 0。b でくくると b(b + a + 1) = 0。よって b = 0 または b = −a − 1 …②
ステップ3 b = 0 の場合
①より 2a2 = 0 なので a = 0。すると a = b = 0 となり、方程式は x2 = 0 で解は0だけです。「異なる2つの解」にならないので不適です。
ステップ4 b = −a − 1 の場合
①に代入して −2a2 = −a − 1。整理すると 2a2 − a − 1 = 0、因数分解して (2a + 1)(a − 1) = 0 なので、a = −1/2 または a = 1。
a = −1/2 のとき b = −a − 1 = −1/2 となり a = b。「異なる」に反するので不適です。a = 1 のとき b = −2 となります。
ステップ5 確かめる
a = 1、b = −2 のとき、方程式は x2 + x − 2 = 0。因数分解すると (x + 2)(x − 1) = 0 で、解は x = −2、1。たしかに b と a の2つで、異なっています。
答え
a = 1、b = −2
場合分けと「異なる」の確認を丁寧にやると、答えは1組だけに決まります。
ひらめきで解く方法
解が a と b の2次方程式は、因数分解の形で (x − a)(x − b) = 0 と書けます。展開すると x2 − (a + b)x + ab = 0。これが x2 + ax + b = 0 と同じ式なので、x の係数と定数項を比べて −(a + b) = a、ab = b。
ab = b から b(a − 1) = 0 なので b = 0 または a = 1。b = 0 だと a = 0 で a = b になってしまうので、a = 1。すると −(1 + b) = 1 から b = −2 と、一気に答えが出ます。
間違えやすいところ
- b(b + a + 1) = 0 の両辺を b で割ってしまうと、b = 0 の場合を見落とします。割らずに「積が0」で考えましょう。
- a = b = 0 や a = b = −1/2 は、式は成り立ちますが「異なる2つの解」ではないので答えになりません。
- 求めた値を元の方程式に戻して、解が本当に a と b の2つになるか確かめる習慣をつけましょう。
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