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一次関数とグラフ

一次関数のグラフは、切片を通り、傾きの分だけかたむいた直線です。2直線の交点は、2つの式を連立方程式として解くと求められます。

この単元でできるようになること

  • 傾きと切片を使って一次関数のグラフをかける
  • 直線と \(x\) 軸・\(y\) 軸の交点を求められる
  • 2直線の交点を、連立方程式を解いて求められる
  • 二元一次方程式 \(ax + by = c\) のグラフを、\(y =\) の形に直してかける

前に習ったこと

始める前に、次の問題が解けるか確かめよう。

問題を読み込んでいます…

基本を理解する

グラフのかき方

\(y = ax + b\) のグラフは直線なので、2点決まればかけます。

いちばん速いかき方

  1. \(y\) 軸上に \((0,\ b)\) を打つ
  2. そこから右へ \(1\)、上へ \(a\) 進んだ点を打つ
  3. 2点を結んで、両端まで伸ばす

例1:\(y = 2x - 3\)

  1. 切片は \(-3\) なので \((0,\ -3)\) を打つ
  2. 右へ \(1\)、上へ \(2\) 進んで \((1,\ -1)\) を打つ
  3. 結ぶ
y = 2x − 3 のグラフ y = 2x − 3 のグラフ。切片の点 (0, −3) から、右へ 1、上へ 2 進んで (1, −1)。2点を結ぶ。 x y O (0, −3) 右へ 1 上へ 2 (1, −1)
y = 2x − 3:(0, −3) から右へ 1、上へ 2

例2:\(y = -\dfrac{2}{3}x + 2\)

傾きが分数のときは、分母だけ右へ、分子だけ上下へ進むと格子点に乗ります。

  1. \((0,\ 2)\) を打つ
  2. 右へ \(3\)、下へ \(2\) 進んで \((3,\ 0)\) を打つ
  3. 結ぶ
y = −2/3 x + 2 のグラフ y = −2/3 x + 2 のグラフ。切片の点 (0, 2) から、右へ 3、下へ 2 進んで (3, 0)。2点を結ぶ。 x y O (0, 2) 右へ 3 下へ 2 (3, 0)
y = −2/3 x + 2:(0, 2) から右へ 3、下へ 2

小数に直さない

\(-\dfrac{2}{3}\) を \(-0.67\) にすると、方眼のどこを通るか分からなくなります。 分数のまま「右へ3、下へ2」と読むのがコツです。

切片と \(x\) 軸との交点

交点 求め方
\(y\) 軸との交点 \(x = 0\) を代入 → \((0,\ b)\)
\(x\) 軸との交点 \(y = 0\) を代入して \(x\) を解く

例 \(y = 2x - 6\) の \(x\) 軸との交点。

\[ 0 = 2x - 6 \quad\Rightarrow\quad x = 3 \]

よって \((3,\ 0)\) で交わります。

y = 2x − 6 と x 軸・y 軸との交点 直線 y = 2x − 6 は、y 軸と (0, −6)、x 軸と (3, 0) で交わる。 x y O (0, −6) (3, 0)
y = 2x − 6 は y 軸と (0, −6)、x 軸と (3, 0) で交わる

2直線の交点

2直線の交点の座標は、2つの式を連立方程式として解いた答えです。

ここが、連立方程式とグラフのつながる大事なところです。

例題

\(y = 2x + 1\) と \(y = -x + 7\) の交点の座標を求めなさい。

解答

どちらも \(y\) なので、右辺どうしを等しいとおきます。

\[ 2x + 1 = -x + 7 \]
\[ 3x = 6 \quad\Rightarrow\quad x = 2 \]

\(x = 2\) を \(y = 2x + 1\) に代入して

\[ y = 2 \times 2 + 1 = 5 \]

交点は \(\boxed{(2,\ 5)}\)

確かめ もう一方の式でも: \(y = -2 + 7 = 5\) ✓

y = 2x + 1 と y = −x + 7 の交点 直線 y = 2x + 1 と y = −x + 7 は、点 (2, 5) で交わる。 x y O 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 (2, 5) y = 2x + 1 y = −x + 7
2直線は (2, 5) で交わる

連立方程式とグラフの関係

3つの場合

グラフ 連立方程式の解
1点で交わる 解が1組
平行(交わらない) 解なし
完全に重なる 解が無数にある

傾きが違えば必ず1点で交わります。傾きが同じときだけ、平行か重なるかになります。

2直線の位置関係の3つの場合 左:1点で交わる(解が1組)。中:平行で交わらない(解なし)。右:重なる(解が無数)。 1点で交わる 平行 重なる
左から:1点で交わる(解が1組)、平行(解なし)、重なる(解が無数)

方程式のグラフ

\(ax + by = c\) の形の方程式も、直線のグラフになります。$y = $ の形に直すのが基本です。

例 \(2x + 3y = 6\)

\[ 3y = -2x + 6 \quad\Rightarrow\quad y = -\frac{2}{3}x + 2 \]
方程式 2x + 3y = 6 のグラフ 方程式 2x + 3y = 6 を y = −2/3 x + 2 に直すと、(0, 2) と (3, 0) を通る直線になる。 x y O (0, 2) (3, 0) 2x + 3y = 6
2x + 3y = 6 のグラフは (0, 2) と (3, 0) を通る直線

\(x = k\)、\(y = k\) の形

式 グラフ
\(y = 3\) \(x\) 軸に平行な横線
\(x = 2\) \(y\) 軸に平行な縦線
y = 3 と x = 2 のグラフ y = 3 は点 (0, 3) を通り x 軸に平行な直線。x = 2 は点 (2, 0) を通り y 軸に平行な直線。 x y O −2 1 2 3 4 −2 1 2 3 4 y = 3 x = 2
y = 3 は横線、x = 2 は縦線

\(x = 2\) は一次関数ではない

\(x = 2\) は縦線なので、\(x\) を1つ決めても \(y\) が1つに決まりません。 グラフは直線ですが、関数ではないので注意してください。

動かして確かめる

4つの点を動かして2本の直線を作ると、交点がその場で計算されます。 2直線を平行にすると交点が消えることも確かめてください。連立方程式に解がない場合にあたります。

自分でやってみる

解いたら「答えを確認」で確かめよう。

問題を読み込んでいます…

まとめ

  • グラフは \((0,\ b)\) から「右へ \(1\)、上へ \(a\)」でかく
  • 傾きが分数なら「右へ分母、上へ分子」
  • 2直線の交点 = 連立方程式の解
  • 平行(傾きが同じ)なら交点なし=解なし
  • \(ax + by = c\) は \(y =\) の形に直す

次は 一次関数の利用 で、文章題に取り組みます。


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