
今日の板書はこれ!
■ 次数に着目して覚える
1次式を3乗すると3次式になる。
1次式と2次式を掛けると3次式になる。
[1] 和・差の3乗
\(({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})^3={\color{#E9548E}{a}}^3+3{\color{#E9548E}{a}}^2{\color{#45A3DA}{b}}+3{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}^2+{\color{#45A3DA}{b}}^3\)
\(({\color{#E9548E}{a}}-{\color{#45A3DA}{b}})^3={\color{#E9548E}{a}}^3-3{\color{#E9548E}{a}}^2{\color{#45A3DA}{b}}+3{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}^2-{\color{#45A3DA}{b}}^3\)
[2] 3乗の和・差になる積
\(({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})({\color{#E9548E}{a}}^2-{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}+{\color{#45A3DA}{b}}^2)={\color{#E9548E}{a}}^3+{\color{#45A3DA}{b}}^3\)
\(({\color{#E9548E}{a}}-{\color{#45A3DA}{b}})({\color{#E9548E}{a}}^2+{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}+{\color{#45A3DA}{b}}^2)={\color{#E9548E}{a}}^3-{\color{#45A3DA}{b}}^3\)
■ 右辺の項は、左辺のかっこの中の項の組み合わせ
\(({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})^3\) の各項は、3つのかっこから \({\color{#E9548E}{a}}\) か \({\color{#45A3DA}{b}}\) を1つずつ選んで掛けたものである。

次の式を展開せよ。
(1) \((x+1)^3\)
(2) \((2x-y)^3\)
▼ 解答
(1) \((x+1)^3=x^3+3\cdot x^2\cdot 1+3\cdot x\cdot 1^2+1^3\)
\(=x^3+3x^2+3x+1\)
(2)
\(\begin{aligned}(2x-y)^3&=(2x)^3+3\cdot(2x)^2\cdot(-y)+3\cdot 2x\cdot(-y)^2+(-y)^3\\[8pt]&\mathrel{\color{#EE4656}{=}}{\color{#EE4656}{8x^3-12x^2y+6xy^2-y^3}}\end{aligned}\)
次の式を展開せよ。
\((x+1)(x^2-x+1)\)
▼ 解答
\((x+1)(x^2-x+1)=(x+1)(x^2-x\cdot 1+1^2)\)
\(=x^3+1^3\)
\(=x^3+1\)

もっと詳しく願いします!!
現役教員として数学を教えている「さん」と申します。
「人より勉強に時間がかかる」と感じていませんか?私の学校にも、同じ悩みを抱えて苦しんでる生徒がたくさんいます。
「教科書や参考書の内容がわからなくて、読むのに時間がかかる」「解答の意味が理解できず、勉強が進まない」教科書や参考書の内容を理解するには、「自分なりに噛み砕いて考える力」が必要です。
でも大丈夫!このサイトでは、私が受けた質問や、つまずきポイントをもとに、わかりやすく解説していきます。
意味から理解し、噛み砕き方をマスターしましょう!!

勉強してるのに点が取れない人は、こっちも読んでみて!
3乗の展開公式
数学Ⅰでは、\(({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})^2={\color{#E9548E}{a}}^2+2{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}+{\color{#45A3DA}{b}}^2\) のような2乗の展開公式を使ってきました。
この記事では、その次の段階として、3乗の展開公式を学びます。
\(({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})^3=({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})^2({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})\) と考えて、2乗の展開公式を使ってから残りの \(({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})\) を掛けます。
\(\begin{aligned}({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})^3&=({\color{#E9548E}{a}}^2+2{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}+{\color{#45A3DA}{b}}^2)({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})\\[8pt]&={\color{#E9548E}{a}}^3+{\color{#E9548E}{a}}^2{\color{#45A3DA}{b}}+2{\color{#E9548E}{a}}^2{\color{#45A3DA}{b}}+2{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}^2+{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}^2+{\color{#45A3DA}{b}}^3\\[8pt]&={\color{#E9548E}{a}}^3+3{\color{#E9548E}{a}}^2{\color{#45A3DA}{b}}+3{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}^2+{\color{#45A3DA}{b}}^3\end{aligned}\)

係数が 1, 3, 3, 1 と並ぶのを覚えておこう!
まずは数字で試してみましょう。
\(11^3\) を、\(11=\)\(10\)\(+\)\(1\) と分けて計算してみます。
\(({\color{#E9548E}{10}}+{\color{#45A3DA}{1}})^3={\color{#E9548E}{10}}^3+3\cdot {\color{#E9548E}{10}}^2\cdot {\color{#45A3DA}{1}}+3\cdot {\color{#E9548E}{10}}\cdot {\color{#45A3DA}{1}}^2+{\color{#45A3DA}{1}}^3\)
\(=1000+300+30+1=1331\)
実際に \(11\times 11\times 11\) を計算しても \(1331\) になるので、この分け方で正しく計算できていることが分かります。
差の3乗は、\(b\) を \(-b\) に置きかえれば得られます。
\((-b)^2=b^2\)、\((-b)^3=-b^3\) となるので、符号が \(+\) と \(-\) で交互に並びます。
\(({\color{#E9548E}{a}}-{\color{#45A3DA}{b}})^3={\color{#E9548E}{a}}^3+3{\color{#E9548E}{a}}^2(-{\color{#45A3DA}{b}})+3{\color{#E9548E}{a}}(-{\color{#45A3DA}{b}})^2+(-{\color{#45A3DA}{b}})^3\)
\(={\color{#E9548E}{a}}^3-3{\color{#E9548E}{a}}^2{\color{#45A3DA}{b}}+3{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}^2-{\color{#45A3DA}{b}}^3\)
3乗の展開公式
\(({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})^3={\color{#E9548E}{a}}^3+3{\color{#E9548E}{a}}^2{\color{#45A3DA}{b}}+3{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}^2+{\color{#45A3DA}{b}}^3\)
\(({\color{#E9548E}{a}}-{\color{#45A3DA}{b}})^3={\color{#E9548E}{a}}^3-3{\color{#E9548E}{a}}^2{\color{#45A3DA}{b}}+3{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}^2-{\color{#45A3DA}{b}}^3\)
右辺の項は、かっこの中の項の組み合わせ
\(({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})^3\) は \(({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})\) のことです。
展開するとは、3つのかっこから \({\color{#E9548E}{a}}\) か \({\color{#45A3DA}{b}}\) を1つずつ選んで掛け、それを全部の選び方について足すことです。

たとえば \({\color{#E9548E}{a}}^2{\color{#45A3DA}{b}}\) になるのは、どのかっこから \({\color{#45A3DA}{b}}\) を選ぶかで3通りあります。
だから \({\color{#E9548E}{a}}^2{\color{#45A3DA}{b}}\) の係数が \(3\) になります。
\({\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}^2\) も同じように3通りで、\({\color{#E9548E}{a}}^3\) と \({\color{#45A3DA}{b}}^3\) は1通りずつです。
(x+1)³と(2x−y)³を展開する
次の式を展開せよ。
(1) \((x+1)^3\)
(2) \((2x-y)^3\)
(1)
\((x+1)^3=x^3+3\cdot x^2\cdot 1+3\cdot x\cdot 1^2+1^3\)
\(=x^3+3x^2+3x+1\)
(2)は、\(-y\) をかたまりのまま入れると、符号のミスが減ります。
\(\begin{aligned}(2x-y)^3&=(2x)^3+3\cdot(2x)^2\cdot(-y)+3\cdot 2x\cdot(-y)^2+(-y)^3\\[8pt]&\mathrel{\color{#EE4656}{=}}{\color{#EE4656}{8x^3-12x^2y+6xy^2-y^3}}\end{aligned}\)

2x は (2x)² のようにかっこをつけて2乗するのを忘れないでね!
a³+b³、a³−b³になる展開公式
次は、展開すると \({\color{#E9548E}{a}}^3+{\color{#45A3DA}{b}}^3\) や \({\color{#E9548E}{a}}^3-{\color{#45A3DA}{b}}^3\) のように2つの項だけが残る式です。
\(({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})({\color{#E9548E}{a}}^2-{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}+{\color{#45A3DA}{b}}^2)\) を展開すると、途中の項がきれいに打ち消し合います。
\(\begin{aligned}({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})({\color{#E9548E}{a}}^2-{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}+{\color{#45A3DA}{b}}^2)&={\color{#E9548E}{a}}^3-{\color{#E9548E}{a}}^2{\color{#45A3DA}{b}}+{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}^2+{\color{#E9548E}{a}}^2{\color{#45A3DA}{b}}-{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}^2+{\color{#45A3DA}{b}}^3\\[8pt]&={\color{#E9548E}{a}}^3+{\color{#45A3DA}{b}}^3\end{aligned}\)
同じように、\(({\color{#E9548E}{a}}-{\color{#45A3DA}{b}})({\color{#E9548E}{a}}^2+{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}+{\color{#45A3DA}{b}}^2)\) を展開すると \({\color{#E9548E}{a}}^3-{\color{#45A3DA}{b}}^3\) になります。
3乗の和・差になる積
\(({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})({\color{#E9548E}{a}}^2-{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}+{\color{#45A3DA}{b}}^2)={\color{#E9548E}{a}}^3+{\color{#45A3DA}{b}}^3\)
\(({\color{#E9548E}{a}}-{\color{#45A3DA}{b}})({\color{#E9548E}{a}}^2+{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}+{\color{#45A3DA}{b}}^2)={\color{#E9548E}{a}}^3-{\color{#45A3DA}{b}}^3\)
1次式と2次式を掛けているので、できあがりは3次式です。
2次式の部分は \({\color{#E9548E}{a}}^2\)、\({\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}\)、\({\color{#45A3DA}{b}}^2\) の3つの項でできていて、真ん中の \({\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}\) の符号は1次式の符号と逆になっています。
(x+1)(x²−x+1)を展開する
次の式を展開せよ。
\((x+1)(x^2-x+1)\)
2つ目のかっこの \(x^2-x+1\) を \(x^2-x\cdot 1+1^2\) と見ると、\({\color{#E9548E}{a}}^2-{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}+{\color{#45A3DA}{b}}^2\) の形になっています。
\((x+1)(x^2-x+1)=(x+1)(x^2-x\cdot 1+1^2)\)
\(=x^3+1^3\)
\(=x^3+1\)

公式が使えるのは、2次式が a²−ab+b² の形になっているときだけだよ!
練習問題
次の式を展開せよ。
(1) \((x+2)^3\)
(2) \((x-1)^3\)
(3) \((3a+b)^3\)
(4) \((x-2y)^3\)
答えを見る
(1) \((x+2)^3=x^3+3\cdot x^2\cdot 2+3\cdot x\cdot 2^2+2^3\)
\(=x^3+6x^2+12x+8\)
(2) \((x-1)^3=x^3-3\cdot x^2\cdot 1+3\cdot x\cdot 1^2-1^3\)
\(=x^3-3x^2+3x-1\)
(3) \((3a+b)^3=(3a)^3+3\cdot(3a)^2\cdot b+3\cdot 3a\cdot b^2+b^3\)
\(=27a^3+27a^2b+9ab^2+b^3\)
(4) \((x-2y)^3=x^3-3\cdot x^2\cdot 2y+3\cdot x\cdot(2y)^2-(2y)^3\)
\(=x^3-6x^2y+12xy^2-8y^3\)
次の式を展開せよ。
(1) \((x+2)(x^2-2x+4)\)
(2) \((3x-y)(9x^2+3xy+y^2)\)
答えを見る
(1) \((x+2)(x^2-x\cdot 2+2^2)=x^3+2^3\)
\(=x^3+8\)
(2) \((3x-y)\{(3x)^2+3x\cdot y+y^2\}=(3x)^3-y^3\)
\(=27x^3-y^3\)
まとめ:3次式の展開公式

さて、今回のまとめだよ!
■ 次数に着目して覚える
1次式を3乗すると3次式になる。
1次式と2次式を掛けると3次式になる。
[1] 和・差の3乗
\(({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})^3={\color{#E9548E}{a}}^3+3{\color{#E9548E}{a}}^2{\color{#45A3DA}{b}}+3{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}^2+{\color{#45A3DA}{b}}^3\)
\(({\color{#E9548E}{a}}-{\color{#45A3DA}{b}})^3={\color{#E9548E}{a}}^3-3{\color{#E9548E}{a}}^2{\color{#45A3DA}{b}}+3{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}^2-{\color{#45A3DA}{b}}^3\)
[2] 3乗の和・差になる積
\(({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})({\color{#E9548E}{a}}^2-{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}+{\color{#45A3DA}{b}}^2)={\color{#E9548E}{a}}^3+{\color{#45A3DA}{b}}^3\)
\(({\color{#E9548E}{a}}-{\color{#45A3DA}{b}})({\color{#E9548E}{a}}^2+{\color{#E9548E}{a}}{\color{#45A3DA}{b}}+{\color{#45A3DA}{b}}^2)={\color{#E9548E}{a}}^3-{\color{#45A3DA}{b}}^3\)
■ 右辺の項は、左辺のかっこの中の項の組み合わせ
\(({\color{#E9548E}{a}}+{\color{#45A3DA}{b}})^3\) の各項は、3つのかっこから \({\color{#E9548E}{a}}\) か \({\color{#45A3DA}{b}}\) を1つずつ選んで掛けたものである。


また一つ賢くなった!

一人だと続かない人は、こんな方法もあるよ!





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