(2x+1)²(2x-1)²の計算方法をわかりやすく解説|累乗と展開で間違えやすいポイント

高校数学

(2x+1)²(2x-1)² のような式は、途中までは合っていても、最後の累乗計算で混乱しやすい問題です。

特に「二乗をどう広げるのか」「x²と2x²を混同してしまう」といったミスはとても多いです。

この記事では、式の変形を改行しながら、できるだけ読みやすく順番に解説します。

まずは公式を使って整理する

問題の式はこちらです。

(2x+1)²(2x-1)²

この式は、

a²b²=(ab)²

というルールが使えます。

なので、

={(2x+1)(2x-1)}²

となります。

次に中を計算する

(2x+1)(2x-1)は、

(a+b)(a-b)=a²-b²

の公式です。

ここでは、

  • a=2x
  • b=1

なので、

=(2x)²-1²

=4x²-1

となります。

したがって、元の式は、

=(4x²-1)²

になります。

ここで二乗を広げる

ここが今回いちばん大事なポイントです。

(4x²-1)² は、

(a-b)²=a²-2ab+b²

を使います。

a=4x²

b=1

なので、

=(4x²)²

-2×(4x²)×1

+1²

それぞれ計算する

まず、

(4x²)²

=16x⁴

になります。

次に、

-2×(4x²)×1

=-8x²

最後に、

1²=1

です。

全部まとめると、

16x⁴-8x²+1

が答えになります。

なぜ「16x²-8x+1」ではないの?

よくある間違いは、

(4x²)²

を

4x²

のままにしてしまうことです。

実際には、

4²=16

そして、

(x²)²=x⁴

になります。

つまり、

(4x²)²=16x⁴

です。

x²をさらに二乗すると、指数は掛け算になるので、x⁴になります。

指数の基本ルールも覚えておく

累乗では、

(x²)²=x⁴

のように、「指数どうしを掛け算する」ルールがあります。

式 結果
(x²)² x⁴
(x³)² x⁶
(2x²)² 4x⁴

このルールを覚えると、展開問題がかなり解きやすくなります。

まとめ

(2x+1)²(2x-1)² は、

{(2x+1)(2x-1)}²

↓

(4x²-1)²

↓

16x⁴-8x²+1

となります。

今回のポイントは、

  • (a+b)(a-b)の公式
  • (a-b)²の公式
  • (x²)²=x⁴ の指数ルール

の3つです。

途中式を改行しながら整理すると、かなりミスしにくくなります。

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