丿乀庵【へつぽつあん】

へっぽこプログラマーの覚え書き

解の公式を導く手順

 ax^2 + bx + c= 0から解の公式を導く。
(a ≠ 0とする)

(ポイントになる部分を \color{red}{赤字}で示します。)


 ax^2 + bx + c = 0
 …左辺を平方完成の形にする。

 a(x + \frac {1}{2} \cdot \frac {b}{a})^2 - a(\frac {1}{2} \cdot \frac {b}{a})^2 + c = 0

 …式を整理する。

 a(x + \frac {b}{2a})^2 - a(\frac {b}{2a})^2 + c = 0

 …両辺に a(\frac {b}{2a})^2 を足す。

 a(x + \frac {b}{2a})^2 - a(\frac {b}{2a})^2 +  a(\frac {b}{2a})^2 + c = 0 +  a(\frac {b}{2a})^2

 a(x + \frac {b}{2a})^2 + c = a(\frac {b}{2a})^2

 …両辺から c を引く。

 a(x + \frac {b}{2a})^2 + c - c = a(\frac {b}{2a})^2 - c

 a(x + \frac {b}{2a})^2 = a(\frac {b}{2a})^2 - c

 …両辺をa で割る。

 \frac {a(x + \frac {b}{2a})^2}{a} = \frac {a(\frac {b}{2a})^2 - c}{a}

 …右辺を分数の引き算にする。

 \frac {a(x + \frac {b}{2a})^2}{a} = \frac {a(\frac {b}{2a})^2}{a} - \frac {c}{a}

 …左辺をa で約分して分母を払う。

 (x + \frac {b}{2a})^2 = \frac {a(\frac {b}{2a})^2}{a} - \frac {c}{a}

 …右辺の第一項をa で約分して分母を払う。

 (x + \frac {b}{2a})^2 = (\frac {b}{2a})^2 -  \frac {c}{a}

 …左辺の二乗を消すために
 …両辺の平方根を求める。

 …左辺のルートに±の符号はつけない。
 … +(x+ \frac {b}{2a})^2の二乗を消すための
 …ルートなのでマイナス符号を
 …考慮する必要がない。

 …右辺のルートに±の符号をつける。

 \color{red}{\sqrt {\color{black}{(x + \frac{b}{2a})^2}}} = \color{red}{± \sqrt  {\color{black}{(\frac  {b}{2a})^2 - \frac {c}{a}}}}

 …右辺のルートの中を展開する。

 \sqrt {(x + \frac {b}{2a})^2} = ± \sqrt {\frac  {b^2}{(2a)^2} - \frac {c}{a}}

 \sqrt {(x + \frac {b}{2a})^2} = ± \sqrt {\frac  {b^2}{4a^2} - \frac {c}{a}}

 …右辺を 4a^2で通分する。

 \sqrt {(x + \frac {b}{2a})^2} = ± \sqrt {\frac  {b^2}{4a^2} - \frac {4ac}{4a^2}}

 …右辺のルートの中を一つの分数にする。

 \sqrt {(x + \frac {b}{2a})^2} = ± \sqrt {\frac  {b^2 - 4ac}{4a^2}}

 …右辺のルートを変形する。
 …【 \sqrt {\frac {m}{n}} = \frac {\sqrt {m}}{\sqrt {n}}

 \sqrt {(x + \frac {b}{2a})^2} = ± \frac  {\color{red}{\sqrt {\color{black}{b^2 - 4ac}}}}{\color{red}{\sqrt {\color{black}{4a^2}}}}

 …右辺の分母のルートを外す。

 \sqrt {(x + \frac {b}{2a})^2} = ± \frac  {\sqrt {b^2 - 4ac}}{\color{red}{2a}}

 …左辺のルートを外す。

 x + \frac {b}{2a} = ± \frac  {\sqrt {b^2 - 4ac}}{2a}

 …両辺から \frac {b}{2a}を引く。

 x + \frac {b}{2a} - \frac {b}{2a} = - \frac {b}{2a} ± \frac  {\sqrt {b^2 - 4ac}}{2a}

 x = - \frac {b}{2a} ± \frac  {\sqrt {b^2 - 4ac}}{2a}

 …右辺を1つの分数にする。

 x = \frac {-b ± \sqrt {b^2 - 4ac}}{2a}