\(a×0=0×a=0\)を示しましょう

(ただし、\(a\)は実数とします)

今回は、分配法則などの計算法則をより深く理解するために、
少し難しい問題に挑戦しましょう。

証明

 

まずは、簡単な準備から


私たちは、今まで「0に何をかけても0になるんだよ」と習ってきました。

実はこれ、あたりまえなことではありません。

今回はこの問題を、今まで見てきた計算法則たちを使って
考えてみることにします。

そのための準備として、1つ計算をしておきます。

\(a+(-a)\)

この計算の答えは、\(0\)ですね。つまり

\(a+(-a)=0\)

です。これがこの証明では結構重要だったりします。

それでは、証明に入りましょう!


この証明は、一連の計算からなります。
それぞれの計算過程において、どんな風に
計算法則たちが活躍しているのかをよーく見てあげてくださいね!

まず、問題文の左辺の「\(a×0\)」を変形します。
ここで、さっきやった計算

\(a+(-a)=0\)

から「\(0\)は\(a+(-a)\)に等しい」ということがわかりますね。
これを\(a×0\)に代入すると、

\(a×0=a×(a+(-a))\)

となります。

次に、分配法則を持ち出します。分配法則の式の形を思い出すと、

\(a×(a+(-a))=\)\(a×a+a×(-a)\)

となります。つまりここでは、()内の「\(a+(-a)\)」を先に計算せず、
その代わり()の外についている「\(a\)」を()内の2つの項に分配したのです。

さらに計算を進めます。

\(a×a+a×(-a)=a×a+(-a×a)\)となりますね。つまり

\(a×a+a×(-a)=a×a+(-a×a)=0\)

となりますね。

まとめよう!


今まで行った計算の一連の流れを書いてみましょう!すると
こんな感じになりますね。

 \(a×0\)

\(=a×(a+(-a))\)

\(=a×a+a×(-a)\)

\(=a×a+(-a×a)\)

\(=0\)

最初の式と最後の式だけを取り出してみると

\(a×0=0\)

となりました。

この式の流れで感じてほしいのは、

「どの式の中でも\(a×0=0\)を使っていない」

ということなんです。計算法則(今回は主に分配法則)だけを使って
\(a×0\)の計算をし続けた結果、0にたどり着いた、ということを
この一連の計算式は示しているのです。

なので、\(a×0\)は決して当たり前に0ではなく
このような計算式があること
を覚えておきましょう!

おまけとして、\(a×0\)に交換法則を使うと、

\(a×0=0×a\)

となりますので、やはり\(0×a\)も0になります。

また、この計算では結合法則は出てきませんでしたが、
この証明をキッチリやろうとすると出てきます。

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