一次関数の基本¶
はじめに:1年生の比例からの続き¶
1年生では \(y = ax\) の比例を学びました。一次関数は、そこに決まった数を足したものです。
一次関数の式
- \(a\) … 傾き(変化の割合)
- \(b\) … 切片(\(x = 0\) のときの \(y\) の値)
- \(a \ne 0\) であること(\(a = 0\) だと \(y = b\) で、ただの横線になります)
身近な例で考える¶
例 基本料金 \(200\) 円、\(1\) 分ごとに \(50\) 円かかる駐輪場。
| 時間 \(x\)(分) | \(0\) | \(1\) | \(2\) | \(3\) | \(4\) |
|---|---|---|---|---|---|
| 料金 \(y\)(円) | \(200\) | \(250\) | \(300\) | \(350\) | \(400\) |
\(x\) が \(1\) 増えるごとに \(y\) は \(50\) ずつ増え、\(x = 0\) のとき \(200\) 円です。式にすると:
\(50\) が傾き、\(200\) が切片です。基本料金のように「最初からある分」が切片になります。
変化の割合¶
一次関数でいちばん大事な考え方です。
変化の割合
一次関数では、これがどこで調べても同じになり、傾き \(a\) に等しくなります。
具体例で確かめる¶
\(y = 3x + 1\) で調べてみましょう。
| \(x\) | \(0\) | \(1\) | \(2\) | \(3\) |
|---|---|---|---|---|
| \(y\) | \(1\) | \(4\) | \(7\) | \(10\) |
- \(x\) が \(0 \to 1\): \(y\) は \(1 \to 4\) なので \(\dfrac{3}{1} = 3\)
- \(x\) が \(1 \to 3\): \(y\) は \(4 \to 10\) なので \(\dfrac{6}{2} = 3\)
どこで調べても \(3\) になりました。これが式の \(a = 3\) です。
比例でないと使えない考え方がある
「変化の割合がいつも同じ」なのは一次関数だけの性質です。 3年生で学ぶ \(y = ax^2\) では、変化の割合は場所によって変わります。
動かして確かめよう¶
2つの点を指で動かすと、変化の割合と式がその場で変わります。 どこに動かしても、同じ直線上なら変化の割合が変わらないことを確かめてください。
グラフの特徴¶
\(y = ax + b\) のグラフは直線です。
傾き \(a\) の意味¶
\(a\) は「\(x\) が \(1\) 増えると \(y\) がいくつ増えるか」を表します。
- \(a > 0\) … 右上がり
- \(a < 0\) … 右下がり
- \(|a|\) が大きいほど急
\(a = \dfrac{3}{2}\) のときは「\(x\) が \(2\) 増えると \(y\) が \(3\) 増える」と読むと、格子点をたどれて便利です。
切片 \(b\) の意味¶
\(b\) はグラフが \(y\) 軸と交わる点の \(y\) 座標です。\((0,\ b)\) を通ります。
グラフのかき方(2秒でかく手順)
- まず \(y\) 軸上の点 \((0,\ b)\) を打つ
- そこから「右へ \(1\)、上へ \(a\)」だけ進んだ点を打つ
- \(2\) 点を直線で結ぶ
\(a\) が分数のときは、分母の分だけ右へ、分子の分だけ上へ進みます。
例題¶
例題1¶
\(y = -2x + 5\) について、次に答えなさい。
- 傾きと切片を答えなさい。
- \(x = 3\) のときの \(y\) の値を求めなさい。
- \(x\) が \(2\) から \(5\) まで増加するときの変化の割合を求めなさい。
解答
(1) 傾き \(-2\)、切片 \(5\)
(2) \(x = 3\) を代入します。
(3) 一次関数の変化の割合は傾きに等しいので \(-2\)。
確かめると、\(x=2\) のとき \(y = 1\)、\(x=5\) のとき \(y = -5\) なので
たしかに傾きと同じです。
例題2¶
次のうち、\(y\) が \(x\) の一次関数であるものをすべて選びなさい。
- \(y = 4x - 7\)
- \(y = \dfrac{6}{x}\)
- \(y = x^2 + 1\)
- \(y = 8 - 3x\)
- \(y = 5\)
解答
(1) と (4)
- (1) \(y = 4x - 7\) … \(a = 4,\ b = -7\) の一次関数
- (2) 反比例です。\(x\) が分母にあるので一次関数ではありません
- (3) \(x^2\) があるので二次関数(3年生)です
- (4) \(y = -3x + 8\) と書けるので一次関数(\(a = -3,\ b = 8\))
- (5) \(x\) がないので一次関数ではありません(\(a \ne 0\) が条件)
練習問題¶
問1¶
\(y = \dfrac{1}{2}x - 3\) について答えなさい。
- 傾きと切片を答えなさい。
- \(x = 4\) のときの \(y\) の値を求めなさい。
- \(y = 0\) のときの \(x\) の値を求めなさい。
解答
(1) 傾き \(\dfrac{1}{2}\)、切片 \(-3\)
(2) \(y = \dfrac{1}{2} \times 4 - 3 = 2 - 3 = -1\)
(3) \(0 = \dfrac{1}{2}x - 3\) を解きます。
問2¶
ある一次関数で、\(x\) が \(1\) から \(4\) まで増加すると \(y\) は \(2\) から \(11\) まで増加しました。変化の割合を求めなさい。
解答
変化の割合は \(3\) です。
問3¶
水そうに \(5\) L の水が入っています。毎分 \(3\) L ずつ水を入れるとき、\(x\) 分後の水の量を \(y\) L として式を作りなさい。また、\(8\) 分後の水の量を求めなさい。
解答
最初からある \(5\) L が切片、毎分 \(3\) L が傾きです。
\(x = 8\) を代入して
問4¶
次の表は、ある一次関数の \(x\) と \(y\) の関係です。空欄をうめなさい。
| \(x\) | \(-1\) | \(0\) | \(1\) | \(2\) | \(3\) |
|---|---|---|---|---|---|
| \(y\) | \(7\) | \(5\) | ア | イ | ウ |
解答
\(x\) が \(1\) 増えると \(y\) は \(2\) 減っているので、変化の割合は \(-2\)、切片は \(5\)。
- ア: \(y = -2 \times 1 + 5 = 3\)
- イ: \(y = -2 \times 2 + 5 = 1\)
- ウ: \(y = -2 \times 3 + 5 = -1\)
この単元のまとめ¶
- 一次関数は \(y = ax + b\)。\(a\) が傾き、\(b\) が切片
- 変化の割合 \(= \dfrac{y \text{ の増加量}}{x \text{ の増加量}}\) で、一次関数では傾き \(a\) に等しい
- グラフは直線。\((0,\ b)\) から「右へ \(1\)、上へ \(a\)」進んでかく
- 「最初からある分」が切片、「増える割合」が傾き
次は 一次関数の式の決定 で、条件から式を求める練習をします。
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