今日は「比例と反比例」を勉強します。まず、身近な場面を2つ考えてみましょう。
1本80円の鉛筆を買います。1本なら80円、2本なら160円、3本なら240円です。本数が2倍、3倍になると、代金も2倍、3倍になりますね。
次に、12kmの道のりを進むことを考えます。時速2kmなら6時間、時速4kmなら3時間、時速6kmなら2時間かかります。速さが2倍、3倍になると、かかる時間は1/2倍、1/3倍になります。
1つ目が「比例」、2つ目が「反比例」の例です。順番に、式とグラフを確認していきましょう。
比例:y=ax
y が x の関数で、その関係が
y = a x (a は 0 でない定数)
という式で表されるとき、「y は x に比例する」といいます。この定数 a を比例定数といいます。鉛筆の例では、代金を y 円、本数を x 本とすると y=80x なので、比例定数は 80 です。
比例には、次の性質があります。
- x の値が2倍、3倍、…になると、y の値も2倍、3倍、…になる。
- x が 0 でないとき、商 y/x の値は一定で、比例定数 a に等しい。
比例のグラフ
y=ax のグラフは、原点を通る直線です。a>0 のときは右上がり、a<0 のときは右下がりになります。グラフをかくときは、原点ともう1点をとって直線で結びます。たとえば y=2x なら、原点(0, 0)と点(1, 2)を通る直線です。
反比例:y=a/x
y が x の関数で、その関係が
y = a / x (a は 0 でない定数)
という式で表されるとき、「y は x に反比例する」といいます。反比例でも、a を比例定数とよびます。道のりの例では、時間を y 時間、速さを時速 x km とすると y=12/x なので、比例定数は 12 です。
- x の値が2倍、3倍、…になると、y の値は1/2倍、1/3倍、…になる。
- 積 xy の値は一定で、比例定数 a に等しい。
- x=0 のときの y の値はない(0 でわることはできないため)。
反比例のグラフ
y=a/x のグラフは、原点について対称な2つのなめらかな曲線になります。この曲線を双曲線といいます。a>0 なら右上と左下に、a<0 なら左上と右下に現れます。曲線は x 軸や y 軸に限りなく近づきますが、軸と交わることはありません。
たとえば y=6/x のグラフは、点(1, 6)、(2, 3)、(3, 2)、(6, 1)と、点(−1, −6)、(−2, −3)、(−3, −2)、(−6, −1)を通ります。点を多めにとって、なめらかな曲線で結ぶのがコツです。折れ線にしないように注意しましょう。
比例と反比例の見分け方
| 比例 | 反比例 | |
|---|---|---|
| 式 | y=ax | y=a/x |
| x が2倍、3倍になると | y も2倍、3倍 | y は1/2倍、1/3倍 |
| 一定になるもの | 商 y/x=a | 積 xy=a |
| グラフ | 原点を通る直線 | 原点について対称な双曲線 |
| 身近な例 | 1個の値段が決まった品物の個数と代金 | 決まった道のりを進むときの速さと時間 |
文章題で迷ったら、まず y を x の式で表してみるのが確実です。式が y=ax の形なら比例、y=a/x の形なら反比例、どちらでもなければ「どちらでもない」です。
例題で確かめよう
例題1 比例の式を求める
y は x に比例し、x=3 のとき y=12 です。y を x の式で表し、x=−5 のときの y の値を求めなさい。
解き方:比例なので y=ax とおきます。x=3、y=12 を代入すると 12=3a より a=4。よって式は y=4x。x=−5 を代入して y=4×(−5)=−20。
例題2 反比例の式を求める
y は x に反比例し、x=4 のとき y=6 です。y を x の式で表し、x=−3 のときの y の値を求めなさい。
解き方:反比例なので y=a/x とおきます。a=xy なので a=4×6=24。よって式は y=24/x。x=−3 を代入して y=24÷(−3)=−8。
例題3 比例・反比例を見分ける
次の(1)〜(3)について、y を x の式で表し、比例・反比例・どちらでもない、のどれかを答えなさい。
- 1本80円の鉛筆を x 本買ったときの代金 y 円
- 面積が 12cm² の長方形の縦の長さ x cm と横の長さ y cm
- 1000円持っていて x 円使ったときの残金 y 円
解き方:(1) y=80x なので比例。(2) xy=12 より y=12/x なので反比例。(3) y=1000−x で、y=ax の形でも y=a/x の形でもないのでどちらでもない。(3)は「x が増えると y が減る」ので反比例と間違えやすいところです。増え方・減り方ではなく、式の形で判断しましょう。
練習問題
- y は x に比例し、x=−2 のとき y=10 です。y を x の式で表し、x=4 のときの y の値を求めなさい。
- y は x に反比例し、x=−6 のとき y=3 です。y を x の式で表し、x=9 のときの y の値を求めなさい。
- 時速4kmで x 時間歩いたときの道のりを y km とします。y を x の式で表し、比例・反比例のどちらか、また比例定数を答えなさい。
- 36kmの道のりを時速 x km で進むときにかかる時間を y 時間とします。y を x の式で表し、比例・反比例のどちらか、また比例定数を答えなさい。
- 比例のグラフが点(3, −6)を通ります。このグラフの式を求めなさい。
- 反比例 y=a/x のグラフが点(2, −5)を通ります。a の値を求めなさい。
今日のポイントと練習問題の答え
比例は「y=ax、商が一定、原点を通る直線」、反比例は「y=a/x、積が一定、双曲線」。迷ったら式に直す。この3点を、ノートの見返しに書いておきましょう。
- y=−5x、x=4 のとき y=−20
- y=−18/x、x=9 のとき y=−2
- y=4x、比例、比例定数 4
- y=36/x、反比例、比例定数 36
- y=−2x
- a=−10
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