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連立方程式

学年: 中学校2年 / 教科: 数学 / 対象: 中学2年生

学習のめあて

  • 連立方程式の意味(同時に成り立つ解)を説明できる
  • 代入法で連立方程式を解き、途中式を正しく書ける
  • 加減法(消去法)で係数をそろえて解ける
  • 分数や小数を含む連立方程式でも、通分・倍して処理して解ける
  • 文章題を連立方程式に表し、答えの意味まで説明し、確かめができる

解説

連立方程式とは、2つ以上の方程式をセットで考え、両方(全部)を同時に満たす文字の値を求めるものです。中学2年生では主に、x と y の2つの文字を含む1次方程式(2元1次)を扱います。

例:

x + y = 7
2x - y = 1

このときの解 (x, y) は、両方の式に代入してどちらも成り立つ組です。

0. 連立方程式の考え方(いちばん大事)

  • 式が2本あるので、情報が2つあります。
  • 文字も2つなので、2つの情報を使って2つの文字を決めることができます。
  • 解き方は、最終的に文字を1つに減らす(消去する)ことが目的です。

1. 代入法(だいにゅうほう)

代入法は、どちらかの式を x = ○ や y = ○ の形にして、もう一方の式に代入し、文字を1つにします。

手順

  1. どちらかの式を、x について、または y について解く(例:y = 7 - x)。
  2. その式を、もう一方の式に代入して、1文字の方程式にする。
  3. 1文字の方程式を解いて、まず x または y を求める。
  4. 求めた値を、さっきの式(または元のどちらか)に代入して、もう一方の文字も求める。
  5. 最後に、両方の式に代入して確かめる

代入法が向いている形

  • すでに y = 2x のように「片方が文字について解かれている」
  • x + y = 〜 のように、すぐ y = 〜 - x にできる

2. 加減法(かげんほう)=消去法

加減法は、2つの式を足したり引いたりして、文字を消します。ポイントは「消したい文字の係数をそろえる」ことです。

手順

  1. 消したい文字(x か y)を決める。
  2. 2つの式で、その文字の係数が同じになるように、式全体を何倍かする。
  3. 係数が同じで符号が反対なら足す(加える)。係数が同じで符号が同じなら引く(減らす)。
  4. 1文字の方程式になったら解く。
  5. 求めた値をどちらかの式に代入して、もう一方の文字を求める。
  6. 最後に確かめる。

加減法が向いている形

  • x や y の係数がそろえやすい(例:x の係数が 2 と 4 など)
  • 分数を避けるために、最初に倍して整数にできる

3. 分数・小数があるときのコツ

  • 小数:10倍、100倍して整数にしてから解くとミスが減ります。
  • 分数:両式を最小公倍数で倍して分母を消してから解くと安全です。

4. 確かめ(絶対にやる)

連立方程式は、計算が長くなりやすいので、最後に必ず確かめます。

  1. 求めた x と y を、両方の式に代入する。
  2. 左辺と右辺がそれぞれ一致するか確認する。

5. 文章題の立て方(失敗しない型)

  1. 文字を置く:何を x、何を y にするか決める(単位も書く)。
  2. 条件を読み取る:合計、差、個数、料金、速さなど。
  3. 式を2本作る:条件が2つあるはずです。
  4. 解いて、答えの単位を付ける。
  5. 答えが条件に合うか確かめる(現実としておかしくないかも確認)。

よくあるミス

  • 式全体を倍し忘れる:片方の項だけを倍してしまう。
  • 符号ミス:-(x - 3y) のような形、引き算のときの符号に注意。
  • 代入先のかっこ忘れ:x = 2y - 1 を代入するときは (2y - 1) と必ずかっこ。
  • 確かめを省略:間違いに気づけない原因になります。

連立方程式は「文字を1つにする」ことができれば必ず解けます。代入法と加減法の両方を使い分けられるように、同じ問題を別の方法で解いて確かめる練習もおすすめです。

問題に挑戦

  1. 基礎:代入法(すでに解かれている形)

    次の連立方程式を代入法で解きなさい。 y = 3x - 2、 x + y = 13

    ヒントを見る

    y がすでに y = ○ の形なので、そのまま x + y = 13 に代入します。

    答えを見る

    x + y = 13 に y = 3x - 2 を代入すると、x + (3x - 2) = 13。4x - 2 = 13、4x = 15、x = 15/4。y = 3x - 2 = 3×15/4 - 2 = 45/4 - 8/4 = 37/4。

  2. 基礎:代入法(片方を作る)

    次の連立方程式を代入法で解きなさい。 2x + y = 9、 x - y = 1

    ヒントを見る

    x - y = 1 を y について解くと y = x - 1 ではなく、y = x - 1 になるか確認してから代入します。

    答えを見る

    x - y = 1 を y について解くと、-y = 1 - x、y = x - 1。これを 2x + y = 9 に代入して、2x + (x - 1) = 9、3x - 1 = 9、3x = 10、x = 10/3。y = x - 1 = 10/3 - 1 = 7/3。

  3. 基礎:加減法(そのまま消せる)

    次の連立方程式を加減法で解きなさい。 x + y = 8、 x - y = 2

    ヒントを見る

    2つの式を足すと y が消えます。

    答えを見る

    (x + y) + (x - y) = 8 + 2 より、2x = 10、x = 5。x + y = 8 に代入して、5 + y = 8、y = 3。

  4. 標準:加減法(係数をそろえる①)

    次の連立方程式を解きなさい。 3x + 2y = 16、 x - 2y = 0

    ヒントを見る

    y の係数が 2 と -2 なので、2つの式を足すと y が消えます。

    答えを見る

    (3x + 2y) + (x - 2y) = 16 + 0 より、4x = 16、x = 4。x - 2y = 0 に代入して、4 - 2y = 0、2y = 4、y = 2。

  5. 標準:加減法(係数をそろえる②)

    次の連立方程式を解きなさい。 2x + 3y = 7、 5x - 3y = 8

    ヒントを見る

    y の係数が 3 と -3 でそろっているので、足すと y が消えます。

    答えを見る

    (2x + 3y) + (5x - 3y) = 7 + 8 より、7x = 15、x = 15/7。2x + 3y = 7 に代入して、2×15/7 + 3y = 7、30/7 + 3y = 49/7、3y = 19/7、y = 19/21。

  6. 標準:係数をそろえる(両方を倍する)

    次の連立方程式を解きなさい。 4x + y = 1、 2x - 3y = 13

    ヒントを見る

    y を消したいなら、1つ目の式を 3倍して y の係数を 3 にします。

    答えを見る

    4x + y = 1 を3倍して 12x + 3y = 3。これと 2x - 3y = 13 を足すと 14x = 16、x = 8/7。4x + y = 1 に代入して、4×8/7 + y = 1、32/7 + y = 7/7、y = -25/7。

  7. 標準:小数を含む(整数化してから)

    次の連立方程式を解きなさい。 0.2x + y = 3、 x - 0.5y = 1

    ヒントを見る

    小数を消すために、1つ目を10倍、2つ目を10倍などして整数にします。

    答えを見る

    0.2x + y = 3 を10倍して 2x + 10y = 30。x - 0.5y = 1 を10倍して 10x - 5y = 10。消去しやすくするため、後者を2倍して 20x - 10y = 20。これと 2x + 10y = 30 を足すと 22x = 50、x = 25/11。10x - 5y = 10 に代入して、10×25/11 - 5y = 10、250/11 - 5y = 110/11、-5y = -140/11、y = 28/11。

  8. 標準:分数を含む(分母を消してから)

    次の連立方程式を解きなさい。 (1/2)x + (1/3)y = 4、 (1/4)x - (1/6)y = 1

    ヒントを見る

    分母の最小公倍数(ここでは12)を両式にかけて分数を消します。

    答えを見る

    両式を12倍する。1つ目:12×((1/2)x + (1/3)y) = 12×4 より 6x + 4y = 48。2つ目:12×((1/4)x - (1/6)y) = 12×1 より 3x - 2y = 12。2つ目を2倍して 6x - 4y = 24。これと 6x + 4y = 48 を足すと 12x = 72、x = 6。3x - 2y = 12 に代入して 18 - 2y = 12、-2y = -6、y = 3。

  9. 応用:文章題(値段)

    りんごを x 個、みかんを y 個買いました。りんごは1個120円、みかんは1個80円で、合計が 1120円でした。また、りんごの個数はみかんの個数より 2個少なかった。x と y を求めなさい。

    ヒントを見る

    合計金額の式と、個数の関係の式の2本を作ります。単位(円、個)も意識します。

    答えを見る

    合計金額より 120x + 80y = 1120。個数の関係より x = y - 2(または y = x + 2)。120x + 80y = 1120 を40で割って 3x + 2y = 28。x = y - 2 を代入して 3(y - 2) + 2y = 28、3y - 6 + 2y = 28、5y = 34、y = 34/5。x = y - 2 = 34/5 - 10/5 = 24/5。

  10. 応用:文章題(速さ)

    A さんは分速 x m で歩き、B さんは分速 y m で走ります。A さんが 6分歩いた距離と、B さんが 4分走った距離の合計は 920m でした。また、B さんの速さは A さんの速さより分速 40m 大きい。x と y を求めなさい。

    ヒントを見る

    距離 = 速さ×時間 を使って、2本の式を作ります。

    答えを見る

    距離の条件より 6x + 4y = 920。速さの条件より y = x + 40。代入して 6x + 4(x + 40) = 920、6x + 4x + 160 = 920、10x = 760、x = 76。y = 76 + 40 = 116。

  11. 応用:解の確かめ(必須)

    次の連立方程式を解き、求めた (x, y) を両方の式に代入して確かめなさい。 2x - y = 5、 x + 2y = 4

    ヒントを見る

    加減法でも代入法でもよいですが、最後に必ず両方の式で確認します。

    答えを見る

    2x - y = 5 から y = 2x - 5。これを x + 2y = 4 に代入して x + 2(2x - 5) = 4、x + 4x - 10 = 4、5x = 14、x = 14/5。y = 2×14/5 - 5 = 28/5 - 25/5 = 3/5。確かめ:2x - y = 2×14/5 - 3/5 = 28/5 - 3/5 = 25/5 = 5、x + 2y = 14/5 + 2×3/5 = 14/5 + 6/5 = 20/5 = 4。両方成り立つので解は (14/5, 3/5)。