中学数学最初の壁正の数・負の数「マイナス×マイナスはなぜプラスになるの?」

中学校に入学して最初の数学の授業。

ここで私たちは「0より小さい数」である「マイナス」という存在に出会います。

足し算や引き算は「温度計」や「借金」をイメージすればなんとなくわかりますよね。

しかし、掛け算に入った途端、全国の中学1年生がこの謎のルールに直面してフリーズします。

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

マイナスとマイナスを掛けたら、なぜかプラスになる。

先生に理由を聞いても「そういうルールだから覚えなさい」と言われて、数学が嫌いになってしまった人も多いのではないでしょうか。

今日はこの「マイナス×マイナスの魔法」について、理屈ではなく、直感で「そういうことか!」とスッキリできるお話をします。

マイナスは「量」ではなく「向き」である

まず、マイナスという記号を「数がないこと」や「借金」というイメージから、「反対向きのビデオ再生」にアップデートしてみましょう。

マイナスとは、ずばり「時間を逆戻りさせる」あるいは「反対の方向に進む」というリバーススイッチなのです。

お小遣い没収の悲劇で考える

ここに、毎日おやつを買いすぎて、親から「毎日500円ずつお小遣いを減らす!」と宣言された中学生がいるとします。

つまり、この子の1日あたりの増減は -500円 です。

さて、この状況が続くとどうなるでしょうか。

1日ごとに -500円 されるわけですから、3日後(プラス3日)の所持金は、今よりも1500円減ってしまいますよね。

これを式にするとこうなります。

$$-500 \times 3 = -1500$$

減る量(マイナス)が、未来(プラス)に向かって進むので、結果はマイナスになります。ここは感覚的にもわかりやすいはずです。

時間を巻き戻してみよう

では、ここからが本番です。

「3日後」ではなく、時間を巻き戻して「3日前」のことを考えてみましょう。

「3日前」は、時間軸を逆に進むので -3日 と表現できます。

毎日500円ずつ没収されているこの子ですが、逆に言えば、3日前は「今よりもお金をたくさん持っていた」はずですよね?

具体的には、今よりも 1500円多かった(プラス1500円)ことになります。

これを数式に当てはめてみましょう。

1日あたり -500円 のペースで変化している状態を、 -3日(3日前)に巻き戻すと、今よりも 1500円多い(プラス1500円)状態になる。

$$-500 \times -3 = 1500$$

どうでしょう!

減り続けている状態(マイナス)を、過去に巻き戻す(マイナス)と、結果的に昔の方が豊かだった(プラス)というわけです。

マイナス×マイナスがプラスになるのは、ただの暗記ルールではありません。

「減っているビデオを巻き戻して見ると、増えているように見える」という、私たちの日常の感覚と完全に一致する自然な現象なのです。

おわりに:数学は「つじつま合わせ」の天才

マイナスの数が発見された大昔、数学者たちも「0より小さい数なんてありえない!」と大論争をしました。

しかし、「マイナス×マイナス=プラス」というルールを作ってあげると、世の中のお金の計算や、物理の計算のつじつまが、面白いようにピッタリと合うことに気づいたのです。

中学校の数学は、ただ計算式を解くためだけのものではありません。

「このルールを作れば、世の中の現象を矛盾なく説明できるぞ!」という、先人たちの天才的なひらめきをたどる旅なのです。

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