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Geogebra
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グラフや図形描画ソフトGeogebraの教材です。

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座標平面と座標

比例のグラフを考える.グラフを描くために,次のようなものを導入する.

座標平面

これを座標平面という.横の数直線を\(x\)軸,縦の数直線を\(y\)軸という.\(x\)軸と\(y\)軸の交点を原点といい,Oで表す(OはOriginの頭文字).
座標平面上の点PをP(3,5)と表す.この(3,5)を座標といい,3を\(x\)座標,5を\(y\)座標という.

 

比例を式で表す

買った個数と支払った金額を表にして考えると

買った菓子の個数(個) 1 2 3 4 5 6 7
支払った金額(円) 200 400 600 800 1000 1200 1400

さて,買った個数と支払った金額の関係(対応)を考えてみよう.

買った菓子の個数(個) 1 2 3 4 5 6 7
\(f\) x200 x200 x200 x200 x200 x200 x200
支払った金額(円) 200 400 600 800 1000 1200 1400

どのような関係があるだろう.

買った菓子の個数(個) 1 2 3 4 5 6 7
\(f\) x200 x200 x200 x200 x200 x200 x200
支払った金額(円) 200 400 600 800 1000 1200 1400

支払った金額は菓子の個数を200倍することで求められることがわかりる.
式で表すと

(支払った金額)=200×(買った菓子の個数)

のようになる.
このような式で表されるとき,「支払った金額」は「買った菓子の個数」に比例するといいます. 当然,これも「支払った金額」は「買った菓子の個数」の関数です.

比例

最も簡単だけれども美しい性質をもつ関数「比例」について学習しよう.
早速,「比例」って何かを考えてみよう.

例えば,一袋200円の菓子を

1つ買うと200円.
2つ買うと400円.
3つ買うと600円.

このように,買った個数と支払った金額を表にして考えると

買った菓子の個数(個) 1 2 3 4 5 6 7
支払った金額(円) 200 400 600 800 1000 1200 1400

では,買った個数と支払った金額の関係(対応)を「買った菓子の個数(個)」と「支払った金額(円)」の比に注目して考えてみる.

 (支払った金額):(買った菓子の個数)=200:1=400:2=・・・=1400:7

となって, (支払った金額)の(買った菓子の個数)に対する比の値は,つねに

\[ \frac{200}{1}=\frac{400}{2}= \cdots = \frac{1400}{7} \]
となり,一定の値\(200\)となる.このように, 「(支払った金額)の(買った菓子の個数)に対する比の値が一定」となるとき,「(支払った金額)は(買った菓子の個数)に比例する」という.

\( y \) が \( x \)の関数とは

関数とは2つのともなって変わる数 \( x \), \( y \) があって, \( x \)の値を一つ決めると,それに対応する\( y \) の値がただ1つと定まるとき、\( y \) を \( x \) の関数といい、

\[ y = f(x) \]

と表す.
また,ともなって変わる数 \( x \), \( y \) のことを変数といい,特に\( y \) を従属変数, \( x \)を独立変数という.

 

ともなって変わる量

次のような、XとYの対応 \(f\) を考える.

ともなって変わる量の解説図

図.ともなって変わる量

XとYはどの\( f \) ような対応になっているか考えてみよう.

Xの中の \(x\) は \(f\) によって \(y\) に対応している.このことを、

\[ y=f(x) \]
と表す.
では,\( f \) にはどのような機能(Function)があるのか?
図を見ると、「2倍する」という機能だといえる.
だから、\( x \) は \( f \) という機能によって、2倍され\( 2x \) となるので、
\[ f(x) = 2x \]

となる (→参照 ). また、\( y = f(x) \) だから

\begin{eqnarray*}
y &=& f(x) \\
&=& 2x
\end{eqnarray*}

即ち,
\[ y=2x \]

と表すことができる.