さわってわかる理科・数学

関数 y = ax² のグラフ シミュレーター

比例定数 a を動かして放物線の形を見たり、変化の割合や変域をグラフで確かめたりできます。

分母を1にすると、a は整数になります

関数 y = ax² とは

y が x の2乗に比例するとき、その関数は次の式で表されます。

y = ax² (a は 0 でない定数)

a を比例定数といいます。x の値が 2倍、3倍…になると、y の値は 4倍、9倍…(2²倍、3²倍…)になります。

グラフの特徴(放物線)

y = ax² のグラフは放物線とよばれる曲線です。①のモードで a を動かしながら確かめてみましょう。

変化の割合は一定ではない

変化の割合は、一次関数と同じく次の式で求めます。

変化の割合 = (y の増加量) ÷ (x の増加量)

一次関数では変化の割合がいつも同じ(傾き a)でした。しかし y = ax² では、x がどこからどこまで増えるかによって変化の割合が変わります。グラフが曲線なので、2点を結ぶ直線の傾きが場所によって違うためです。

x が p から q まで増えるときの変化の割合を計算すると、次のようになります(因数分解を使っています)。

(aq² − ap²) ÷ (q − p) = a(q + p)(q − p) ÷ (q − p) = a(p + q)

「a × (はじめの x + おわりの x)」と覚えておくと、検算に便利です。

変域の求め方

x の変域から y の変域を求めるときは、必ずグラフをかいて考えます。

  1. x の変域の両端の値を代入して、y の値を求める
  2. x の変域に 0 が含まれるかを確かめる
  3. 0 が含まれるなら、a > 0 のとき y の最小値は 0、a < 0 のとき y の最大値は 0

たとえば y = x² で −1 ≦ x ≦ 2 のとき、両端の y は 1 と 4 ですが、答えは 1 ≦ y ≦ 4 ではなく 0 ≦ y ≦ 4 です。x = 0 のとき y = 0 になるからです。③のモードで確かめてみましょう。

一次関数との比較

一次関数 y = ax + b関数 y = ax²
グラフ直線放物線(曲線)
変化の割合一定(= a)一定ではない
a > 0 のときx が増えると y はいつも増えるx < 0 では減り、x > 0 では増える

よくある間違い

確認問題

問1 y = 2x² で、x = −3 のときの y の値は?

y = 2 × (−3)² = 2 × 9 = 18。

問2 y = x² で、x が 1 から 3 まで増えるときの変化の割合は?

(9 − 1) ÷ (3 − 1) = 4。a(p + q) = 1 × (1 + 3) = 4 でも確かめられます。②のモードで p = 1、q = 3 にしてみましょう。

問3 y = −x² で、x の変域が −1 ≦ x ≦ 2 のときの y の変域は?

両端は x = −1 で y = −1、x = 2 で y = −4。変域に 0 を含むので最大値は 0。答えは −4 ≦ y ≦ 0。

問4 y = ax² のグラフが点 (2, 8) を通るとき、a の値は?

8 = a × 2² より、4a = 8、a = 2。