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数学

一次関数

一次関数とは?

一次関数とは、y が x の一次式で表せる関数のことです。
一般的に、「y=ax+b(a, b は任意の定数)」の形で表します。
一次関数のグラフは必ず直線になります。

一次関数1

一次関数の切片(せっぺん)とは、「グラフと y 軸との交点の y 座標」です。
x 座標が 0 なので、切片(y 座標)は必ず b の値になります。

一次関数の傾き

傾きとは、文字通り「直線が(x 軸を基準に)どれだけ傾いているか」を指します。
一次関数は直線なので傾きが一定で、必ず a の値になります。
a が正の場合は右肩上がりの直線、負の場合は右肩下がりの直線になります。

一次関数の傾き
一次関数の変化の割合

変化の割合とは、「x の変化量に対する y の変化量の比」のことです。

ある関数において、x の値が α だけ増加すると y の値が β だけ増加するとき、変化の割合は

(変化の割合) = (変化の割合) (yの変化量) β α

一次関数 y=ax+b の変化の割合は、

(変化の割合)=(傾き)=a

一次関数の切片(せっぺん)

切片とは、「グラフと y 軸との交点の y 座標」です。

x 座標が 0 なので、切片(y 座標)は必ず b の値になります。

一次関数の切片(せっぺん)
一次関数のグラフの書き方
例題

つぎの一次関数を書け。

y = x + 2

では、例題をといてみましょう。

傾きが 1、切片が 2 の一次関数ですね。

方眼紙の場合

《手順 ①》

x, y 座標ともに整数の点を 1 つ打つ

一次関数は必ず直線になるので、2 点の座標さえわかればグラフを書くことができます。

切片が整数であれば、ここを起点にするのがいちばん楽ですね。

y=x+2 なので、切片の座標は (0,2) とわかります。

x, y 座標ともに整数の点を 1 つ打つ
Note

切片が整数でない場合は、x, y がともに整数である点を代入で求めます。

詳しくは「例題②」を確認してください。

《手順 ②》

傾きを頼りにもう 1 点を決める

傾きを頼りに、x, y 座標がともに整数のもう 1 点を打ちます。

この問題では傾きが 1 なので、 切片 (0,2) から x 軸方向に 1, y 軸方向に 1 進んだ点 (1,3) を通ることがわかります。

傾きを頼りにもう 1 点を決める
Note

傾きを読み取るときは、x 軸方向に「分母の数(なければ 1)」、y 軸方向に「分子の数」進むと考えます。

傾きを頼りにもう 1 点を決める

《手順 ③》

2 点を通る直線を引く

最後に 2 点を通る直線を引けば、一次関数のグラフの完成です。

2 点を通る直線を引く

直線は、座標平面の端から端まで引いてください。
座標平面の途中で終わっていると、範囲の限定された(= 定義域のある)グラフだと勘違いされてしまいます。

これで 『方眼紙上に一次関数のグラフを書く』 完成です。

フリーハンドの場合

高校生になると、フリーハンドでグラフを書くことが増えていきます。

《手順 ①》

軸を用意する

まずは、グラフを書くための準備をしましょう。

x 軸、y 軸を書き、原点 O を記入します。

軸を用意する

《手順②》

切片に点を打つ

一次関数は必ず直線になるので、2 点の座標さえわかればグラフを書くことができます。

このとき、切片ともう 1 点の座標を調べるのが最もスムーズです!
y=x+2 なので、切片の座標は (0,2) とわかります。

切片に点を打つ

《手順③》

もう 1 か所に点を打つ

切片の点が打てたので、グラフが通るもう 1 つの点を探しましょう。

このとき選ぶ点はどこでもいいのですが、(x,y) ともに整数となる座標がオススメです。

座標を求めるときは、適当な数字を y か x に当てはめて求めます。

ここでは、y に 0 を入れてみます。

0 = x + 2

x = -2

このグラフは (−2,0) を通ることがわかったので、点を打ちましょう。

もう 1 か所に点を打つ

このとき、x 軸、y 軸上に数値を書くのを忘れないようにしましょう。

数値を書いていないと、不正解とみなされることがあります!

《手順④》

2 点を通る直線を引く

最後に 2 点を通る直線を引けば、一次関数のグラフの完成です。

2 点を通る直線を引く

直線は、座標平面の端から端まで引いてください

座標平面の途中で終わっていると、範囲の限定された(= 定義域のある)グラフだと勘違いされてしまいます。

これで 『フリーハンドでグラフを書く』 完成です。

傾きが分数のグラフを書く
例題①

つぎの一次関数を書け。

y = 3 2 x - 1

では、例題をといてみましょう。

傾きが分数のときは、切片以外のもう 1 点の座標をなるべく整数にするために、式を通分して考えるのがポイントです。

《解答》

y = 3 2 x - 1 において、

切片の座標は (0,−1)

式を通分し、分母で割り切れる数が分子になるような x を考える

y = 3 2 x − 1 = 3x − 2 2 より、

x = 2 のとき

y= 3・2 − 2 2

6 − 2 2

4 2

= 2

よって y = 3 2 x - 1 は点 (2,2) を通る。

傾きが分数のグラフを書く
傾きと切片が分数のグラフを書く
例題②

次の方眼紙上に、一次関数のグラフを書け。

y = - 5 3 x + 4 3

傾きと切片が分数のグラフを書く

傾きや切片が分数だと、方眼紙上で目盛りの取り方に悩みますよね。

そんなときは式を通分して、x, y ともに整数の点を 1 つ探します。

そこから、傾きを頼りにもう 1 点をとりましょう。この問題では傾きが - 5 3 なので、x 軸方向に 3 進むと y 軸方向に −5 進むグラフですね。

《解答》

y = - 5 3 x + 4 3 において、

切片の座標は (0, 4 3 )

y=- 5 3 x + 4 3 = -5x + 4 3 より、

x = 2 のとき

y = - 5・2 + 4 3

- 10 + 4 3

= - 6 3

= -2

よって y = - 5 3 x + 4 3 は点 (2,-2) を通る。

傾きが - 5 3 であるから、点 (−1,3) も通る。

傾きと切片が分数のグラフを書く

答え

傾きと切片が分数のグラフを書く
変域のあるグラフを書く
例題③

一次関数のグラフを書け。
y = 5 3 x - 2 3
 (−2 ≤ x ≤4)

変域のあるグラフを書くときは、切片とグラフの端となる座標を必ず明記します(一方の端がない場合もあり)。

この問題ではグラフの定義域(x のとりうる値の範囲)が与えられているので、x の両端の値における y の値を調べればよいですね。

《解答》

y = - 5 3 x - 2 3 (−2 ≤ x≤ 4) において、

切片の座標は (0, 2 3 )

x=-2 のとき

y=- 5 3 ・(-2) - 2 3

=- 10 3 2 3

=- 12 3

=-4

x=4 のとき

y=- 5 3 4 2 3

=- 20 3 2 3

=- 18 3

=6

よってよって、グラフの両端の座標は (−2,−4), (4,6)

答え

傾きと切片が分数のグラフを書く

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