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数学 1年

比例ひれいと反比例はんぴれい

最終確認日:

この章しょうで学まなぶこと

「片方かたほうが変かわればもう片方かたほうも変かわる」 — 2 つの量りょうの関係かんけいを数学すうがくで表あらわすしくみを学まなびます。 これが 関数かんすう です。

  • 2 つの変数へんすうxx、 yy の関係かんけいを 関数かんすう としてとらえる
  • 比例ひれい y=axy = ax の意味いみとグラフを知しる
  • 反比例はんぴれい y=dfracaxy = dfrac{a}{x} の意味いみとグラフを知しる
  • 比例定数ひれいていすう aa の意味いみと求もとめ方かた
  • 座標ざひょう と 座標平面ざひょうへいめん で点てんを表あらわせる
  • 比例ひれい・反比例はんぴれいを 身みのまわりの例れい で見みつけられる

ポイント: 関数かんすう = 「xx が 1 つ決きまると yy も 1 つ決きまる」 関係かんけい。 比例ひれいと反比例はんぴれいはその中なかで一番いちばんシンプルな形かたちです。

1. 関数かんすうと変数へんすう

関数かんすうとは

2 つの数量すうりょうxx、 yy があり、 xx の値あたいを 1 つ決きめるとそれに応おうじて yy の値あたいが ただ 1 つ 決きまるとき、 yy は xx の 関数かんすう であるといいます。

例れいyy は xx の関数かんすうか
y=3x+1y = 3x + 1はい (x=2oy=7x = 2 o y = 7、 1 つに決きまる)
1 辺へんxx cm の正方形せいほうけいの面積めんせきyy cm²はい (y=x2y = x^2)
身長しんちょうxx cm の人ひとの体重たいじゅうyy kgいいえ (同おなじ身長しんちょうの人ひとでも体重たいじゅうはちがう)

変数へんすうと定数ていすう

  • 変数へんすう: いろいろな値あたいをとる文字もじ (ふつう xx や yy)
  • 定数ていすう: 値あたいが決きまった数かず (たとえば 「1 個こ 80 円えん」 の 8080)

2. 座標ざひょう

座標ざひょう平面へいめん

垂直すいちょくに交まじわる 2 つの数すう直線ちょくせんを使つかって、 平面へいめん上じょうの点てんの位置いちを表あらわすしくみを 座標平面ざひょうへいめん といいます。

名前なまえ説明せつめい
x軸xじく横よこの数すう直線ちょくせん (右みぎが正せい)
y軸yじくたての数すう直線ちょくせん (上じょうが正せい)
原点げんてん2 軸じくの交点こうてん (記号きごうmathrmOmathrm{O})
座標ざひょう(x,y)(x, y) の形かたちで点てんを表あらわす
第だい1象限しょうげん第だい2象限しょうげん第だい3象限しょうげん第だい4象限しょうげん
x>0,y>0x > 0, y > 0 (右みぎ上じょう)x<0,y>0x < 0, y > 0 (左上ひだりうえ)x<0,y<0x < 0, y < 0 (左下ひだりした)x>0,y<0x > 0, y < 0 (右みぎ下か)

例題れいだい

例題れいだい

問題もんだい解法かいほう
点mathrmA(3,2)mathrm{A}(3, 2) はどの象限しょうげんにあるか。x>0x > 0、 y>0y > 0 → 第だい 1 象限しょうげん
点mathrmB(−2,−4)mathrm{B}(-2, -4) はどの象限しょうげんにあるか。x<0x < 0、 y<0y < 0 → 第だい 3 象限しょうげん
点mathrmC(0,5)mathrm{C}(0, 5) はどこにあるか。x=0x = 0 → yy軸じく上じょう

やってみよう: 点mathrmD(−3,0)mathrm{D}(-3, 0) はどこにあるか。 (答えこたえ: xx軸じく上じょう)

3. 比例ひれい

比例ひれいの意味いみ

yy が xx の 比例ひれい であるとは、

y=axquad(aextは0extでない定数)y = ax quad (a ext{ は } 0 ext{ で ない 定数})

の形かたちで書かけること。 この aa を 比例定数ひれいていすう といいます。

特とくちょう: xx が 2 倍ばい、 3 倍ばいになると、 yy も 2 倍ばい、 3 倍ばいになる。

xx−2-2−1-100112233
y=2xy = 2x−4-4−2-200224466

比例ひれい定数ていすうを求もとめる

「yy は xx に比例ひれいし、 x=4x = 4 のとき y=12y = 12」 とあれば、 y=axy = ax に代入だいにゅうして

12=aimes4quadLongrightarrowquada=312 = a imes 4 quad Longrightarrow quad a = 3

なので y=3xy = 3x。

例題れいだい

問題もんだい解法かいほう
yy は xx に比例ひれいし、 x=5x = 5 のとき y=−15y = -15。 比例ひれいの式しきを求もとめよ。−15=5a-15 = 5a、 a=−3a = -3、 答えこたえ y=−3xy = -3x
上うえの式しきで x=−2x = -2 のときの yy を求もとめよ。y=−3imes(−2)=6y = -3 imes (-2) = 6

比例ひれいのグラフ

y=axy = ax のグラフは 原点げんてんを通とおる直線ちょくせん です。

aa の符号ふごうグラフの向むき
a>0a > 0右みぎ上あがり (左下ひだりしたから右みぎ上じょうへ)
a<0a < 0右みぎ下さがり (左上ひだりうえから右みぎ下かへ)
aa の大おおきさ直線ちょくせんの急きゅうさ
∣a∣\vert a\vert が大おおきい急きゅう (急きゅうこう配ばい)
∣a∣\vert a\vert が小ちいさいゆるやか

大事だいじ: 比例ひれいのグラフは 必かならず原点げんてんを通とおる。 これは x=0x = 0 のとき y=aimes0=0y = a imes 0 = 0 だから。

4. 反比例はんぴれい

反比例はんぴれいの意味いみ

yy が xx の 反比例はんぴれい であるとは、

y=dfracaxquad(aextは0extでない定数)y = dfrac{a}{x} quad (a ext{ は } 0 ext{ で ない 定数})

の形かたちで書かけること。 同おなじく aa を 比例定数ひれいていすう といいます。

特とくちょう: xx が 2 倍ばい、 3 倍ばいになると、 yy は dfrac12dfrac{1}{2}倍、 dfrac13dfrac{1}{3}倍になる。 つまり xy=axy = a (積せきが一定いってい)。

xx1122334466
y=dfrac12xy = dfrac{12}{x}121266443322

反比例はんぴれい定数ていすうを求もとめる

「yy は xx に反比例はんぴれいし、 x=3x = 3 のとき y=8y = 8」 とあれば、 y=dfracaxy = dfrac{a}{x} に代入だいにゅうして

8=dfraca3quadLongrightarrowquada=248 = dfrac{a}{3} quad Longrightarrow quad a = 24

なので y=dfrac24xy = dfrac{24}{x}。

例題れいだい

問題もんだい解法かいほう
yy は xx に反比例はんぴれいし、 x=−4x = -4 のとき y=3y = 3。 式しきを求もとめよ。a=xy=−4imes3=−12a = xy = -4 imes 3 = -12、 答えこたえ y=−dfrac12xy = -dfrac{12}{x}
上うえの式しきで x=6x = 6 のときの yy を求もとめよ。y=−dfrac126=−2y = -dfrac{12}{6} = -2

反比例はんぴれいのグラフ

y=dfracaxy = dfrac{a}{x} のグラフは 双曲線そうきょくせん と呼よばれる 2 本ほんのなめらかな曲線きょくせんです。

aa の符号ふごう曲線きょくせんが通とおる象限しょうげん
a>0a > 0第だい 1 象限しょうげんと第だい 3 象限しょうげん
a<0a < 0第だい 2 象限しょうげんと第だい 4 象限しょうげん

特とくちょう: xx軸・yy軸に 限かぎりなく近ちかづくが接せっしない (xeq0x eq 0、 yeq0y eq 0)。

5. 身みのまわりの比例ひれい・反比例はんぴれい

例れい関係かんけい式しき
1 m あたり aa円のリボンを xx m 買かった代金だいきんyy円比例ひれいy=axy = ax
時速じそくvv km で xx時間じかん走はしったきょり yy km比例ひれいy=vxy = vx
一定いっていの道のりみちのり LL km を時速じそくxx km で進すすむ時間じかんyy時間じかん反比例はんぴれいy=dfracLxy = dfrac{L}{x}
面積めんせきが一定いっていSS の長方形ちょうほうけいの縦xx と横yy反比例はんぴれいy=dfracSxy = dfrac{S}{x}
一定いってい量りょうの仕事しごとを xx人で分わけると 1 人ひとあたり yy反比例はんぴれいy=dfracWxy = dfrac{W}{x}

例題れいだい

問題もんだい解法かいほう
容積ようせき 600 mL の水みずそうに毎まい分ぶんxx mL のはやさで水みずを入いれると yy分で満まんタン。 式しきを立たてよ。ximesy=600x imes y = 600、 すなわち y=dfrac600xy = dfrac{600}{x} (反比例はんぴれい)
ある自転車じてんしゃが 1 時間じかんで 12 km 進すすむとき、 xx時間じかんで進すすむきょり yy km は?y=12xy = 12x (比例ひれい)

やってみよう: 1 個こ 50 円えんのあめを xx個買かった代金だいきんyy円は比例ひれいか反比例はんぴれいか? (答えこたえ: y=50xy = 50x、 比例ひれい)

まとめ

  • 関数かんすう: xx が 1 つ決きまると yy が 1 つ決きまる関係かんけい
  • 比例ひれい y=axy = ax: グラフは 原点げんてんを通とおる直線ちょくせん、 xx が 2 倍ばい → yy も 2 倍ばい
  • 反比例はんぴれい y=dfracaxy = dfrac{a}{x}: グラフは 双曲線そうきょくせん、 xx が 2 倍ばい → yy は dfrac12dfrac{1}{2}倍 (xyxy が一定いってい)
  • 比例ひれい・反比例はんぴれいとも比例ひれい定数ていすうaa は 1 組くみの (x,y)(x, y) がわかれば求もとまる
  • 座標ざひょう (x,y)(x, y) で平面へいめん上じょうの点てんを表あらわす。 4 つの象限しょうげんで符号ふごうが決きまる
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