やり方を暗記する前に! 正負の数の減法(引き算)の仕組み
「正負の数の引き算」はどうして符号が変わるのでしょうか?「引く=逆の動きをする」という数直線のイメージから、一緒に考えてみましょう。
0. 準備:「言葉の言い換え」マジック
計算のルールを学ぶ前に、私たちが普段使っている言葉で「引き算」と「足し算」の不思議な関係を確認してみましょう。
「テストの点数が \(-5\) 点上がった」
これって、普通に言うと「テストの点数が \(+5\) 点落ちた(下がった)」と同じことですよね。
つまり、「負の数を足す(上がる)こと」と「正の数を引く(下がる)こと」は同じ結果になります。
「今日の気温は昨日より \(-5^\circ\mathrm{C}\) 上がった」
これも、「昨日より \(+5^\circ\mathrm{C}\) 下がった」と全く同じ意味です。
このように、「(+)を引く」ことは「(-)を足す」ことと同じ意味になります。逆に、「(-)を引く」ときは、真逆の真逆になるので「(+)を足す」ことと同じになります。この感覚を持ったまま、数直線の移動を見ていきましょう!
数学では、引き算のことを減法(げんぽう)と呼び、その答えのことを「差(さ)」と言います。
正負の数の引き算は、「その移動を取り消す」あるいは「逆の動きをする」と考えます。
1. 同符号の減法(同じ符号の数を引く)
それでは、符号が同じ数同士の減法(引き算)について考えてみましょう。
東へ進むことを「+」、西へ進むことを「-」とします。「引く」ということは、車のバックのように「反対向きに動く(取り消す)」と考えます。
「東へ3歩(\( +3 \))」進んだあと、「東へ5歩(\( +5 \))」進むのを取り消します(引きます)。
東へ進むのを取り消すということは、反対向きにUターンして「西へ5歩(\( -5 \))」進むのと同じことですね。
つまり、計算式は \( (+3) + (-5) \) の足し算(加法)に変わります。
東へ3歩、西へ5歩なので、結果はスタート地点から「西へ2歩」の位置になります。
よって、答えは \( -2 \) です。
▼ \( (+3) - (+5) \) のイメージ図(東へ進むのを取り消す=西へ戻る)
次はマイナスを引く場合です。
「西へ3歩(\( -3 \))」進んだあと、「西へ5歩(\( -5 \))」進むのを取り消します。
西へ進むのを取り消すということは、反対向きにUターンして「東へ5歩(\( +5 \))」進むのと同じことになります。
つまり、計算式は \( (-3) + (+5) \) に変わります。
西へ3歩、東へ5歩なので、結果はスタート地点から「東へ2歩」の位置になります。
よって、答えは \( +2 \) です。
▼ \( (-3) - (-5) \) のイメージ図(西へ進むのを取り消す=東へ進む)
「+」や「-」の符号を取った数字の部分のこと。原点(0)からの距離、つまり「何歩進んだか」を表します。
2. 異符号の減法(違う符号の数を引く)
今度は、プラスとマイナスが混ざった引き算です。考え方は同じで、「引く=逆の動き(足し算に直す)」を適用します。
「西へ3歩(\( -3 \))」進んだあと、「東へ5歩(\( +5 \))」進むのを取り消します。
東へ進むのを取り消すので、逆の「西へ5歩(\( -5 \))」進むことになりますね。
計算式は \( (-3) + (-5) \) の足し算に変わります。
西へ3歩、さらに西へ5歩なので、結果はスタート地点から「西へ8歩」の位置になります。
よって、答えは \( -8 \) です。
▼ \( (-3) - (+5) \) のイメージ図(東へ進むのを取り消す=さらに西へ進む)
「東へ3歩(\( +3 \))」進んだあと、「西へ5歩(\( -5 \))」進むのを取り消します。
西へ進むのを取り消すので、逆の「東へ5歩(\( +5 \))」進むことになります。
計算式は \( (+3) + (+5) \) の足し算に変わります。
東へ3歩、さらに東へ5歩なので、結果はスタート地点から「東へ8歩」の位置になります。
よって、答えは \( +8 \) です。
▼ \( (+3) - (-5) \) のイメージ図(西へ進むのを取り消す=さらに東へ進む)
3. 結論:減法は加法に直して計算しよう
ここまで見てきたように、引き算(減法)はすべて「逆の動きをする足し算(加法)」に変換できることがわかります。
「引く数の符号を変えて、足し算にする」というルールを使うことで、減法はすべて加法と同じように計算できるようになります。
正負の数の減法(引き算)のルール
- 引く数の符号を変えて、加法(足し算)に直して計算する。
減法(引き算)の式を見たら、次のステップで加法(足し算)に変身させましょう!
- 真ん中の「マイナス(引く)」を「プラス(足す)」に変える!
- 直後の数の符号を逆にする!
(+なら-に、-なら+に) - あとは加法と同じルールで計算するだけ!