放物線と直線 002

放物線と直線 002 ★☆☆

関数 y=ax² のグラフ(放物線)は点 (3, -9) を通ります。この放物線と、点 (0, -4) を通り x 軸に平行な直線 ℓ との交点を A、B とします。原点を O とするとき、△OAB の面積を求めなさい。

放物線と直線 ℓ、△OAB下に開いた放物線と、x 軸に平行な直線 ℓ。2つの交点 A、B と原点 O を結んだ三角形。xy放物線ℓOAB

分数は 3/4、負の数は -2 のように書いてね。

わからなくても大丈夫! 下の「ヒントをひとつずつ見る」を押すと、「1. 図」から順に考えられるよ。

どの形式で解くか、上のボタンでえらべるよ。

✏ 答案に書く の枠が、答案(ノート)に書くこと。そのほかは解説だよ。最後に「模範答案」があるよ。

1. 図

表や図で、ともなって変わる2つの量を見つけよう。x が2倍・3倍になると、y はどうなるかな?

わかっている点放物線は点 (3, -9) を通る。ℓ は点 (0, -4) を通り x 軸に平行。△OAB の面積は「?」。xy放物線ℓ?O(3, -9)(0, -4)AB

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。2乗に比例するなら y=ax² とおくよ。a は、まだわからない数だね。

✏ 答案に書く

グラフの横の軸を x 軸、たての軸を y 軸とする。

放物線は関数 y=ax² のグラフだと問題文にあるから、y=ax2 とおく。

ℓ は x 軸に平行な直線で、どの点でも y 座標が同じだから、y=k とおく。

解説:a・k は、まだわからない数。次の「3. 入れる」で、わかっていることを使って決めるよ。

3. 入れる

わかっている x と y の組を、おいた式に入れよう。x² を先に計算するよ。

✏ 答案に書く

放物線:

x=3 のとき y=-9 だから、y=ax2 に代入すると、

-9=a×32

ℓ:

ℓ は点 (0, -4) を通り x 軸に平行なので、ℓ の上の点の y 座標はいつも -4。だから、

4. 求める

おいた式の、まだわからない数(a など)についての方程式になったね。y=ax² なら、両辺を x² の値でわろう。関数が2つあるときは、2つ目の式の数(b や、直線の m・n、k など)も、それぞれ求めるよ。

✏ 答案に書く

放物線:

9a=-9

a=-9÷9=-1

ℓ:

k=-4

5. 式にする

求めた数(a など)を、おいた式に戻すと、x と y の関係が1つの式になるよ。

✏ 答案に書く

放物線:

a=-1 を y=ax2 に戻すと、

y=-x2

ℓ:

k=-4 を y=k に戻すと、

y=-4

6. 使う

式ができれば、どんな x でも y がわかる。y から x を求めるときは、x が2つある場合に気をつけよう。

✏ 答案に書く

2つの式の y を等しいとおくと、-x2=-4

x2=4

x は、2乗すると 4 になる数だから、x=2 または x=-2。

A と B のうち、x 座標が正の方を B とすると、x=2。

x=2 を y=-x2 に代入すると、y=-1×22=-4

A の x 座標は -2 なので、AB の長さは 2-(-2)=4。

AB を底辺とすると、高さは原点 O から ℓ までの長さで 4。

△OAB の面積は 12×4×4=8。

7. 確かめる

はじめの組や、ほかの組に戻して、式が合っているか確かめよう。

✏ 答案に書く

はじめの組、x=3、y=-9 を y=-x2 に入れると、y=-1×32=-9。合っている。

✏ 答案に書く

△OAB の面積は 8 である。

答え 8

模範答案

答案(ノート)には、右側の文と式を上から順に書こう。色の枠 は段階の名前だから、答案には書かないよ。

  1. おくグラフの横の軸を x 軸、たての軸を y 軸とする。
    放物線は関数 y=ax² のグラフだと問題文にあるから、y=ax2 とおく。
    ℓ は x 軸に平行な直線で、どの点でも y 座標が同じだから、y=k とおく。
  2. 入れる放物線:
    x=3 のとき y=-9 だから、y=ax2 に代入すると、
    -9=a×32
    ℓ:
    ℓ は点 (0, -4) を通り x 軸に平行なので、ℓ の上の点の y 座標はいつも -4。だから、
  3. 求める放物線:
    9a=-9
    a=-9÷9=-1
    ℓ:
    k=-4
  4. 式にする放物線:
    a=-1 を y=ax2 に戻すと、
    y=-x2
    ℓ:
    k=-4 を y=k に戻すと、
    y=-4
  5. 使う2つの式の y を等しいとおくと、-x2=-4
    x2=4
    x は、2乗すると 4 になる数だから、x=2 または x=-2。
    A と B のうち、x 座標が正の方を B とすると、x=2。
    x=2 を y=-x2 に代入すると、y=-1×22=-4
    A の x 座標は -2 なので、AB の長さは 2-(-2)=4。
    AB を底辺とすると、高さは原点 O から ℓ までの長さで 4。
    △OAB の面積は 12×4×4=8。
  6. 確かめるはじめの組、x=3、y=-9 を y=-x2 に入れると、y=-1×32=-9。合っている。
    △OAB の面積は 8 である。
    答え 8

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その形でおける理由を自分の言葉で書く(「2. おく」のふり返り)

自分の言葉で書くと、ぐっとわかるようになるよ。

「2. おく」で、y=ax2・y=k とおいたね。
なぜ、その形でおけると言えるのかな? 自分の言葉で書いてみよう。

ヒント:問題文の言葉や、表で x が2倍・3倍になったときの y の変わり方を使って書こう。

模範を見る

放物線は関数 y=ax² のグラフだから y=ax² とおける。ℓ は x 軸に平行なので y=-4 と表せる(1次関数ではない)。放物線は y 軸について対称だから、交点 A・B も y 軸について対称になる。

間違い探し

まちがいは、伸びる材料だよ。どこが違うか探してみよう。

この問題で起きやすいまちがいを、つまずきやすいポイントごとに並べたよ。どこが違うか考えてから開いてみよう。

符号のまちがいつまずきやすい段階:「入れる」

Aさんはこう書きました:△OAB=(1/2)×4×(-4)=-8 どこが違う?

なぜそう書きたくなる?高さに、座標の -4 をそのまま使ってしまう。

どう確かめる?長さや面積は負の数にならない。原点 O から ℓ までは 4 目もり分。

気づくコツ:負の数を代入するときは、かっこをつけて (-3) のように書こう。

グラフ・座標の読みちがいつまずきやすい段階:「図」

Aさんはこう書きました:AB=2 として △OAB=(1/2)×2×4=4 どこが違う?

なぜそう書きたくなる?B の x 座標だけを見て、AB の長さにしてしまう。

どう確かめる?A(-2, -4) から B(2, -4) までは 2-(-2)=4。放物線は y 軸について対称なので、AB は B の x 座標の 2 倍になる。

気づくコツ:座標は (x, y) の順。まず横(x)、次にたて(y)を読むよ。目もり1つ分がいくつかも確かめよう。

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よくある間違いをすべて見る

ここまで理解できている?(前の学習)

つまずいたら、前に学んだところに戻っても大丈夫!

この問題は、次のことが分かっていれば解けるよ。1つずつ確かめよう。

  • 2乗すると a になる数を a の平方根という。正の数の平方根は、正と負の2つある。

    ためしに1問:x²=49 を満たす x は?

    答えを見る

    x=7、-7

    中3「平方根」を確かめる
  • (-3)² は (-3)×(-3)=9。-3² は -(3×3)=-9。かっこの有無で答えが変わる。

    ためしに1問:(-4)² は?

    答えを見る

    16

    中1「正負の数と累乗」を確かめる
  • 点の位置は (x 座標, y 座標) で表す。座標の見方を使うと、y 軸について対称な点は、x 座標の符号だけが反対になる。

    ためしに1問:点 (2, -8) と y 軸について対称な点は?

    答えを見る

    (-2, -8)

    中1「座標」を確かめる

学習指導要領の項目:C(1) イ(ア)/C(1) イ(イ)

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  2. いまの単元関数 y=ax²(中3)
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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。