やり方を暗記する前に! 正負の数の乗法(掛け算)の仕組み
「マイナス×マイナス」はどうしてプラスになるのでしょうか?「速さ×時間=位置」という数直線のイメージと、「ビデオの逆再生」を使って一緒に考えてみましょう。
0. 準備:「速さ×時間」で未来と過去を考える
掛け算のルールを学ぶために、「自転車が進む様子」をイメージしてみましょう。小学校で習った「速さ × 時間 = 道のり(位置)」の公式を使います。
東へ進むことを「+」、西へ進むことを「-」とします。
たとえば、東へ秒速 \(3\mathrm{m}\) で進む速さは「\(+3\)」、西へ秒速 \(3\mathrm{m}\) で進む速さは「\(-3\)」と表します。
現在を「\(0\) 秒」とします。
時間が進む未来(〇秒後)を「+」、時間をさかのぼる過去(〇秒前)を「-」とします。
たとえば、「\(5\) 秒後」は「\(+5\)」、「\(5\) 秒前」は「\(-5\)」と表します。
この2つのルールを組み合わせて、「現在地(\(0\))から見て、どこにいるか(どこにいたか)」を考えていきましょう!
数学では、掛け算のことを乗法(じょうほう)と呼び、その答えのことを「積(せき)」と言います。
「〇秒前(過去)」を考えるときは、録画したビデオを逆再生(巻き戻し)する様子をイメージすると分かりやすいですよ。
1. 同符号の乗法(同じ符号同士を掛ける)
それでは、符号が同じ数同士の乗法(掛け算)について考えてみましょう。
「東へ秒速3\(\mathrm{m}\)(\( +3 \))」で進む自転車があります。
この自転車が「5秒後(\( +5 \))」にいる位置はどこでしょうか?
東へ向かって進み続けるので、現在地(\(0\))から「東へ15\(\mathrm{m}\)」の位置にいますね。
よって、答えは \( +15 \) です。
▼ \( (+3) \times (+5) \) のイメージ図(東へ進む自転車の未来)
次はマイナス同士を掛ける場合です。
「西へ秒速3\(\mathrm{m}\)(\( -3 \))」で進む自転車があります。
この自転車が「5秒前(\( -5 \))」にいた位置はどこでしょうか?
今は現在地(\(0\))にいますが、西へ向かって進んでいる途中なので、時間を5秒巻き戻すと、東の方からやってきたことがわかります。
つまり、過去には「東へ15\(\mathrm{m}\)」の位置にいたはずです。
よって、答えは \( +15 \) になります!
▼ \( (-3) \times (-5) \) のイメージ図(西へ進む自転車の過去)
「+」や「-」の符号を取った数字の部分のこと。ここでは「秒速何\(\mathrm{m}\)か」「何秒間か」という純粋な数字の大きさを表します。
2. 異符号の乗法(違う符号同士を掛ける)
今度は、プラスとマイナスが混ざった掛け算です。同じように方向と時間で考えてみましょう。
「西へ秒速3\(\mathrm{m}\)(\( -3 \))」で進む自転車があります。
この自転車が「5秒後(\( +5 \))」にいる位置はどこでしょうか?
西へ向かって進み続けるので、現在地(\(0\))から「西へ15\(\mathrm{m}\)」の位置にいますね。
よって、答えは \( -15 \) です。
▼ \( (-3) \times (+5) \) のイメージ図(西へ進む自転車の未来)
最後はプラスとマイナスが逆のパターンです。
「東へ秒速3\(\mathrm{m}\)(\( +3 \))」で進む自転車があります。
この自転車が「5秒前(\( -5 \))」にいた位置はどこでしょうか?
今は現在地(\(0\))にいて東に向かっているので、時間を5秒巻き戻すと、西の方からやってきたことがわかります。
つまり、過去には「西へ15\(\mathrm{m}\)」の位置にいたはずです。
よって、答えは \( -15 \) になります。
▼ \( (+3) \times (-5) \) のイメージ図(東へ進む自転車の過去)
3. 結論:乗法の符号ルールをまとめよう
ここまで見てきたように、掛け算(乗法)の答えの符号は、「方向(+か-)」と「時間(+か-)」の組み合わせで決まることがわかります。
結果的に、「同じ符号を掛けるとプラスになり、違う符号を掛けるとマイナスになる」というシンプルなルールが導かれます。
同符号の乗法(同じ符号同士の掛け算)
- 符号:+(プラス)にする
- 数字:絶対値の積(掛け算)を求める
異符号の乗法(違う符号同士の掛け算)
- 符号:-(マイナス)にする
- 数字:絶対値の積(掛け算)を求める
乗法(掛け算)の式を見たら、次の2ステップで一気に計算しましょう!
- まずは符号だけを決める!
(同じなら+、違うなら-) - 符号を書いたら、あとは数字同士の掛け算をするだけ!