放物線と直線 012
関数 y=ax² のグラフ(放物線)は点 (3, 9) を通ります。直線 ℓ は傾きが -1 で点 (-1, 3) を通り、放物線と2点 A、B で交わります(A の x 座標は負、B の x 座標は正)。y 軸上の、ℓ より上にある点 P について、△PAB の面積が △OAB の面積と等しくなるとき、点 P の座標を求めなさい。ただし、O は原点とします。
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?
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=
ℓ は傾きと通る1点がわかっている直線だから、y=
解説:a・m・n 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=
9=
ℓ:
傾きが -1 だから、m=-1。y=
3=
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=
a=
ℓ:
3=
n=
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=
y=
ℓ:
m=-1、n=2 を y=
y=
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=
移項して整理すると、x2+
(x+
x=-2、1
B の x 座標は正だから、x=1。
x=1 を y=
A の x 座標は -2、B の x 座標は 1。ℓ と y 軸の交点を C とすると、C(0, 2)。
△OAB を y 軸で2つに分けると、OC=2 を底辺とし、高さが 2 と 1 の三角形になるので、△OAB=12×2×2+
△PAB も y 軸で2つに分けると、PC を底辺とし、高さは同じ 2 と 1 になる。だから、PC=OC=2 のとき、△PAB と △OAB の面積が等しくなる。
P の y 座標は、C の y 座標 2 より 2 大きいので 2+
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
放物線が通る点の組、x=3、y=9 を y=
ℓ が通る点の組、x=-1、y=3 を y=
求めた点 B の組、x=1、y=1 を y=
✏ 答案に書く
点 P の座標は (0, 4) である。
答え (0, 4)
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。
- 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 は傾きと通る1点がわかっている直線だから、y=mx+ とおく。n - 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:
傾きが -1 だから、m=-1。y=-x+ に x=-1、y=3 を代入すると、n
3=(-1)×(-1)+ n - 求める放物線:
9a=9
a=9÷9= 1
ℓ:
3=1+ n
n=3- 1= 2 - 式にする放物線:
a=1 を y=ax2 に戻すと、
y=x2
ℓ:
m=-1、n=2 を y=mx+ に戻すと、n
y=-x+ 2 - 使う2つの式の y を等しいとおくと、x2=
-x+ 2
移項して整理すると、x2+x- 2= 0
(x+2)(x- 1)= 0
x=-2、1
B の x 座標は正だから、x=1。
x=1 を y=x2 に代入すると、y=12= 1
A の x 座標は -2、B の x 座標は 1。ℓ と y 軸の交点を C とすると、C(0, 2)。
△OAB を y 軸で2つに分けると、OC=2 を底辺とし、高さが 2 と 1 の三角形になるので、△OAB=12×2×2+12×2×1= 。3
△PAB も y 軸で2つに分けると、PC を底辺とし、高さは同じ 2 と 1 になる。だから、PC=OC=2 のとき、△PAB と △OAB の面積が等しくなる。
P の y 座標は、C の y 座標 2 より 2 大きいので 2+2= 。4 - 確かめる放物線が通る点の組、x=3、y=9 を y=
x2 に入れると、y=32= 。合っている。9
ℓ が通る点の組、x=-1、y=3 を y=-x+ に入れると、y=2 -(-1)+ 。合っている。2= 3
求めた点 B の組、x=1、y=1 を y=-x+ に入れると、y=2 -1+ 。合っている。2= 1
点 P の座標は (0, 4) である。
答え (0, 4)
解けたね! どうしてその形でおけたのか、自分の言葉で言えたかな? 次は、ちがう分野の問題にも挑戦してみよう。
もっと見たい人へ(開くと表示されるよ)
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=
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 のグラフなので y=ax²、ℓ は直線なので y=mx+n とおける。y 軸で分けると、△OAB も △PAB も、y 軸上の辺を底辺とし、高さが A・B の x 座標の絶対値になる。
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。
聞かれていることとのずれつまずきやすい段階:「確かめる」
Aさんはこう書きました:P(0, 3) どこが違う?
なぜそう書きたくなる?△OAB の面積の 3 を、そのまま P の y 座標にしてしまう。
どう確かめる?P(0, 3) なら PC=1 で、△PAB=(1/2)×1×2+(1/2)×1×1=3/2。△OAB の 3 と等しくない。
気づくコツ:最後に問題文をもう一度読んで、聞かれている量(x か y か、何の量か)で答えよう。
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:OP=OC=2 として P(0, 2) どこが違う?
なぜそう書きたくなる?等しくしたいのが PC の長さなのに、OP の長さにしてしまう。
どう確かめる?P(0, 2) は C と同じ点で、三角形ができない。底辺は P から C までの長さ PC。
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。
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。
- 1次関数 y=ax+b の変化の割合はいつも a で一定。グラフは直線。
中2「1次関数」を確かめる
ためしに1問:2点 (1, 2)、(3, 10) を通る直線の式は?
答えを見る
a=(10-2)÷(3-1)=4、b=2-4=-2 で、y=4x-2
- x²+px+q=0 は、左辺を因数分解できるときは、因数分解して「A×B=0 なら A=0 または B=0」で解く。
中3「2次方程式」を確かめる
ためしに1問:x²-2x-8=0 を解くと?
答えを見る
(x+2)(x-4)=0 で x=-2、4
- x²+(a+b)x+ab=(x+a)(x+b)。たして x の係数、かけて定数の項になる2数 a、b をさがす。
中3「因数分解」を確かめる
ためしに1問:x²-5x+6 を因数分解すると?
答えを見る
(x-2)(x-3)