一次関数①

 

 

「一次関数」の世界へようこそ

中学2年生で学ぶ「一次関数」は、これからの数学(連立方程式のグラフ、図形の証明など)のあらゆる場面で登場する、非常に重要な単元です。

1年生で学んだ比例 y = ax のパワーアップ版と考えると、とても分かりやすくなります。

ここでは、一次関数の基本の式 y = ax + b の意味から、式の求め方までを徹底解説します。

 

1. 一次関数とは? ~比例からの進化~

一次関数とは、「一方の値 x を決めると、それにともなって、もう一方の値 y がただ一つだけ決まる関係」のうち、その関係が

y = ax + b

という式で表されるものをいいます。

【身近な一次関数の例】

お風呂の水: 「最初から5cm水が入っているお風呂に、1分間に2cmずつ水を入れる」

x分後の水位をycmとすると、y = 2x + 5 と表せます。

スマートフォンの料金: 「基本料金が1000円で、通話料が1分あたり30円かかるプラン」

x分通話したときの料金をy円とすると、y = 30x + 1000 と表せます。

このように、「決まった基本量(スタート地点)」があり、そこに「一定の割合で増えたり減ったりするもの」が加わる関係が、一次関数の特徴です。

 

2. 式の解剖! y = ax + b の各部分の意味

一次関数を理解する鍵は、式の中の a と b がそれぞれ何を表しているかを正確に理解することです。

a:変化の割合(グラフでは「傾き」とも呼ばれる)

意味: xが1増加したときに、yがどれだけ増加(または減少)するかを表す値です。

役割:

a > 0 (aがプラスの数) → xが増えるとyも増加する。

(例:水が増える、料金が増える)

a < 0 (aがマイナスの数) → xが増えるとyは減少する。

(例:y = -2x + 10 → ろうそくが短くなるイメージ)

求め方:

変化の割合 (a) = (yの増加量) ÷ (xの増加量)

これは1年生で学んだ比例 y = ax の比例定数 a と全く同じ意味です。

b:切片(せっぺん)

意味: x = 0 のときの y の値です。

役割:

スタート地点や基本料金を表します。

グラフをかいたときに、グラフがy軸と交わる点(のy座標)になります。

【まとめ】

y = 3x + 4 という式を見たら…

「これは、スタート地点が 4 で、xが1増えるごとにyが 3 ずつ増えていく関係なんだな」

と読み取れるようになれば、一次関数はマスターしたも同然です!

 

3. 一次関数の式の求め方【2パターン】

問題で与えられた条件から y = ax + b の a と b を特定し、式を完成させる方法を学びます。

パターン1:変化の割合(a)と、通る1点の座標がわかっている場合

【例題】 変化の割合が 2 で、点 (3, 10) を通る一次関数の式を求めなさい。

aを代入: 変化の割合が 2 なので a=2。

求める式は y = 2x + b となります。

座標を代入: この式が点(3, 10)を通るので、x=3, y=10 を代入します。

10 = 2 × 3 + b

bを求める: bについての方程式を解きます。

10 = 6 + b

b = 4

式を完成: 求めた a=2, b=4 を y = ax + b に戻します。

答え: y = 2x + 4

パターン2:通る2点の座標がわかっている場合

【例題】 2点 (1, 5) と (3, 11) を通る一次関数の式を求めなさい。

まずa(変化の割合)を求める: xとyがそれぞれどれだけ増加したかを計算します。

xの増加量: 3 - 1 = 2

yの増加量: 11 - 5 = 6

a = (yの増加量) ÷ (xの増加量) = 6 ÷ 2 = 3

a=3 と分かったので、あとはパターン1と同じ

求める式は y = 3x + b。

通る点どちらか一方(計算が楽そうな (1, 5) を使う)を代入します。

x=1, y=5 を代入。

5 = 3 × 1 + b

bを求める

5 = 3 + b

b = 2

式を完成: 求めた a=3, b=2 を y = ax + b に戻します。

答え: y = 3x + 2

(別解として、2点の座標を y=ax+b にそれぞれ代入して、aとbの連立方程式として解く方法もあります)

 

まとめ

一次関数は、y = ax + b というシンプルな式の中に、「変化の様子(a)」と「スタート地点(b)」という2つの重要な情報が詰まっています。

この a と b の意味をしっかり理解し、式の求め方のパターンを練習すれば、グラフの問題や文章問題にも応用できるようになります。