【数学】正負の数の掛け算(マイナス×マイナスはなぜプラスになる?)

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すくぞう
すくぞう

博士!

前回の「正負の数の足し算・引き算」でマイナスの引き算は分かったんだけど、今度はマイナスの掛け算でつまずいちゃったよ。

博士
博士

ふむ、具体的にどんな計算で疑問を感じておるのかな?

すくぞう
すくぞう

(-3) \times (-2) 」みたいに、マイナスにマイナスを掛けるとプラスになるって習ったんだ。

でも、マイナスにマイナスを掛けたら、もっとマイナスになりそうじゃない?なんで急にプラスに裏返っちゃうの?

博士
博士

そこは多くの人が最初につまずくポイントじゃな。

「リンゴが何個」といった日常のイメージのままだと、違和感が出やすいのじゃ。

今回は「増え方の規則性」と「計算の基本ルール」を使って、なぜそうなるのかを順番に見ていこう。

具体物で考えると分からなくなる理由

すくぞう
すくぞう

なんで「マイナス3個のリンゴを、マイナス2回掛ける」って考えると意味が分からなくなるの?

博士
博士

掛け算を習うとき、最初は「1箱に3個入ったリンゴが2箱で6個」というように、具体物を足し合わせるイメージで覚えたはずじゃ。

すくぞう
すくぞう

うん、リンゴの箱数ならイメージしやすいよ。

博士
博士

しかし、現実の物質世界には「マイナス3個のリンゴ」も「マイナス2回掛ける」という動作も存在しないじゃろ?

存在しないものを存在しない回数重ねようとするから、頭の中でイメージが作れずに混乱してしまうのじゃ。

すくぞう
すくぞう

そっか!現実の物で考えようとしていたから分からなくなっていたんだね。

博士
博士

その通りじゃ。

マイナスの掛け算を理解するときは、具体物のイメージから一度離れて、「数字の規則性や計算のルール」に注目するのがコツなのじゃよ。

表の計算から見えてくる増え方の規則性

すくぞう
すくぞう

数字の規則性って、どういうこと?

博士
博士

-3 に掛ける数を「3、2、1、0、-1、-2」と、1ずつ減らしていく計算を順番に並べてみるぞ。

(-3) \times 3 = -9

(-3) \times 2 = -6

(-3) \times 1 = -3

(-3) \times 0 = 0

すくぞう
すくぞう

あっ!

答えが「-9」「-6」「-3」「0」って、3ずつ増えているね!

博士
博士

よく気づいたの。掛ける数が1減るごとに、答えは3ずつ増えておる。

この「1減るごとに3増える」という規則性をそのまま維持して、さらに掛ける数を減らしてみるのじゃ。

(-3) \times (-1) = 3

(-3) \times (-2) = 6

すくぞう
すくぞう

なるほど!「0」の次は3増えて「3」、その次は「6」になるんだ!

規則性を守ると、自然にプラスへ裏返るんだね!

博士
博士

その通りじゃ。数字の並びが持っている綺麗な規則性を崩さないように進めると、自然と「マイナス×マイナス=プラス」になるのじゃな。

マイナス×マイナス=マイナスにすると数学が壊れる理由

すくぞう
すくぞう

規則性はよく分かったけど、計算のルール(分配法則)を使っても説明できるの?

博士
博士

数学の基本ルールである「分配法則」を使ってみよう。

カッコの中を足してから掛けても、それぞれに掛けてから足しても答えは同じになるルールじゃな。

(-3) \times \{2 + (-2)\}

すくぞう
すくぞう

カッコの中の 2 + (-2)0 だから、(-3) \times 0 = 0 だね。

博士
博士

うむ。では次に、この計算を分配法則を使ってバラバラに分解してみるぞ。

(-3) \times \{2 + (-2)\} = (-3) \times 2 + (-3) \times (-2)

すくぞう
すくぞう

前半の (-3) \times 2-6 だね。

博士
博士

全体の結果が 0 になるためには、後半の (-3) \times (-2) の答えは何でなければならないかな?

すくぞう
すくぞう

あっ!

-6 と足して 0 になる数だから、+6 じゃなきゃダメだ!

博士
博士

正解じゃ。もし仮に「マイナス×マイナス=マイナス」だと主張して、(-3) \times (-2) = -6 にしてしまうと、-6 + (-6) = -12 となって、全体の計算ルールが崩壊してしまうのじゃ。

すくぞう
すくぞう

数学全体の辻褄を合わせるために、マイナス×マイナスはプラスになるしかないんだね!

確かめ演習問題

すくぞう
すくぞう

実際の計算問題で確かめてみるよ。

解答・解説

(1) 答え: 20

解説:

マイナスどうしの掛け算なので、符号はプラスになります。

(-4) \times (-5) = 20

(2) 答え: -18

解説:

プラスとマイナスの掛け算なので、符号はマイナスになります。

6 \times (-3) = -18

解答・解説

答え: -24

解説:

まず (-2) \times (-3) = 6 となり、プラスになります。

その 6 にさらに -4 を掛けるので、6 \times (-4) = -24 となります。

マイナスが奇数個掛け合わされているときは、全体の符号はマイナスになります。

まとめ

すくぞう
すくぞう

日常のモノで考えずに、規則性や分配法則で考えると「マイナス×マイナス=プラス」になる理由がスッキリ分かったよ!

博士
博士

うむ。数学者たちが勝手に決めたルールではなく、計算の整合性を保つための必然的な結果なのじゃな。

今回のポイントをまとめておこう。

・日常の具体物(リンゴの個数など)で考えると混乱する
・掛ける数を減らすと、答えが一定のペースで増える規則性がある
・分配法則などの基本ルールを壊さないためにプラスになる

博士
博士

丸暗記ではなく理由から理解しておけば、正負の数の計算がずっと解きやすくなるぞ。

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