解説 2 /全8

7つの段階:y=ax とおく

3 m で 12 g の針金。
250 m では何 g?

表を 250 m まで書きつづけるのは大変だね。こういうときは、x と y の関係を式にしてしまおう。

比例・反比例の問題は、いつも同じ順番で考えるよ。問題が変わっても、順番と言葉は変わらない。

  1. 図:わかっている数と、求める「?」を表や図にする
  2. おく:x と y が何の量かを1文で書き、y=ax などとおく
  3. 入れる:わかっている x と y の組を代入する
  4. 求める:a についての方程式を解く
  5. 式にする:求めた a を戻して、関係を式にする
  6. 使う:式に x(や y)を入れて、聞かれた数を求める
  7. 確かめる:ほかの組に戻して確かめ、問いに答える

1次方程式の「7つの段階」を学んだ人は、「x とおく」を思い出してね。関数では、x と y の関係を「y=ax とおく」ところから始まるよ。

針金 3 m の重さをはかったら 12 g でした。この針金の重さは長さに比例します。同じ針金 250 m の重さは何 g ですか。

1. 図

まず、わかっている数と、求める「?」を表にしよう。まだ x や式は使わないよ。

針金の長さと重さ(わかっている数と求める数)長さ 3 m のとき重さは 12 g。長さ 250 m のときの重さは、まだわからない(?)。長さ(m)3250重さ(g)12?

長さと重さは、ともなって変わる2つの量だね。長さを決めると、重さがただ1つに決まる。

2. おく

x と y が何の量かを1文で書いて、関係の形を決めよう。

針金の長さを x m、重さを y g とする。

重さは長さに比例する(問題文)から、y=ax とおく。

ここがいちばん大事なところ! a は「まだわからない数」だよ。1次方程式で、わからない数を x とおいたのと同じ。ここでは、わからないのは比例定数 a なんだ。

a の値はまだわからないけれど、a がこの場面で何を表しているかは、予想できるかな。

予想針金の長さを x m、重さを y g として y=ax とおいた。この a は、何を表していると思う?

y=ax で x=1 とすると、y=a×1=a。つまり a は「長さが 1 m のときの重さ」、1 m あたりの重さを表している。a の値は、このあと「4. 求める」で決まるよ。

「比例する」と書いていなくても、「1 m あたりの重さが同じ」「x が2倍になると y も2倍」なら比例だよ。反比例なら y=ax とおく(解説6)。

3. 入れる

わかっている x と y の組を、おいた式に代入しよう。

x=3 のとき y=12 だから、y=ax に代入すると、

12=a×3

x と y を逆に入れないように気をつけよう。x は長さ、y は重さだったね(「2. おく」の1文を見よう)。

4. 求める

a についての1次方程式になったね。両辺を 3 でわろう。

3a=12

a=12÷3=4

a=4 は、「1 m あたり 4 g」ということ。小学校の「単位量あたりの大きさ」と同じだよ。

5. 式にする

求めた a を、おいた式に戻そう。

a=4 を y=ax に戻すと、

y=4x

これで、長さと重さの関係が1つの式になった。どんな長さでも、この式に入れれば重さがわかるよ。

y=4x のグラフ(針金の長さと重さ)原点と点 (3, 12) を通る直線。長さ x m が1増えると、重さ y g は 4 増える。x(m)y(g)y=4x+1+41234548121620O(3, 12)

6. 使う

聞かれているのは 250 m の重さ。y=4x に x=250 を代入すると、

y=4×250=1000

表を 250 m まで書かなくても、1行で求められたね。これが「式にする」よさだよ。

7. 確かめる

はじめの組に戻して、式が合っているか確かめよう。

x=3 を y=4x に入れると、y=4×3=12。問題の「3 m で 12 g」と合っているね。

場面にも戻そう。250 m は 3 m のおよそ 83 倍。12 g の 83 倍はおよそ 1000 g だから、答えの大きさもおかしくない。

答え 1000 g

発見x と y の関係を y=ax とおき、1組の x・y を入れて a を求めれば、どんな x に対しても y が1行で求められる。

自分でやってみよう

この例題は、問題集の 比例の場面 001 にあるよ。「ヒントをひとつずつ見る」を選ぶと、7つの段階を1つずつ開きながら進められる。

答えが出たら、次の2つを自分に聞いてみてね。

どう考えた?

比例の問題で「y=ax とおく」とき、a は何を表しているかな。この例題の場面の言葉で説明してみよう。

説明の例を見る

a は「x が 1 のときの y の値」、つまり針金 1 m あたりの重さを表している。この例題では、3 m で 12 g だから、1 m あたり 12÷3=4 で、a=4 になる。

数学ではどう考える?
  • 「y=ax とおく」とは、「y は x に比例する」という関係を、まだわからない定数 a を使って式に表すこと。a を比例定数という。
  • 比例では、x≠0 のとき y÷x の値はいつも a になる。だから、1組の x・y(x≠0)がわかれば、a=y÷x で a がただ1つに決まる。
  • 反比例 y=ax では、x×y の値がいつも a になる。だから a=x×y で求められる。
  • 「確かめる」で、はじめの組を式に入れて成り立つことを確かめるのは、「求めた a を使った式が、問題の条件を満たしている」ことを確かめているんだよ。

この解説で、できるようになったこと

  • 問題を7つの段階の順に解ける
  • 「y=ax とおく」ことの意味(a はまだわからない数)を説明できる
  • 1組の x・y から a を求め、式にして使える

問題で確かめよう

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  2. いまの単元比例と反比例(中1)
  3. 次に学ぶ単元1次関数

関連する単元

分野のつながりは ④関数 のページで見られるよ。