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比例の式の求め方 ── グラフや表から比例定数を逆算する

前回までは式から表やグラフを作る向き。今回は 逆向き。表・グラフ・条件 から 比例定数 a を見つけて、式 y = ax を作ります。コツは x ≠ 0 の対応する値(x, y)を見つけて、a = y/x で計算すること。

基本の手順

比例の式を求める3ステップ
  1. y は x に比例している(または、グラフが原点を通る直線である)ことを確認
  2. 1組の対応する値(x, y)を読み取る(ただし x ≠ 0 のもの)
  3. x ≠ 0 の組で a = y / x を計算 → 式は y = ax

表から求める

例題:表から y を x の式で表す

x: 1, 2, 3, 4

y: 5, 10, 15, 20

確認:x が2倍、3倍になると y も同じ倍率 → 比例

計算:a = y/x = 5/1 = 5(または 10/2 = 5、15/3 = 5、すべて同じ)

式:y = 5x

条件から求める

例題:y は x に比例し、x = 4 のとき y = 12。式を求めよ。

a = y/x = 12/4 = 3

y = 3x

例題:y は x に比例し、x = −2 のとき y = 8。式を求めよ。

a = 8 / (−2) = −4

y = −4x (負の比例定数)

グラフから求める

(2, 6) x y O 2 6
図1:このグラフから式を読み取る
グラフが原点と (2, 6) を通る

原点を通る直線 → 比例

a = y/x = 6/2 = 3

y = 3x

つまずきポイント
  • x = 0 の組は使えない:比例は必ず原点を通るので、(0, 0) からは a を計算できない(÷0 になる)。x ≠ 0 の点を選ぶ。
  • 分数の比例定数:x = 4 のとき y = 1 → a = 1/4 → y = (1/4)x。分数のままが正しい。
  • 関係を確認してから:「y は x に比例」と書かれていない問題では、本当に比例しているか(y/x が一定か)確認。

式が決まれば、いろいろな値を求められる

式 y = ax がわかれば、好きな x の値に対する y、または y の値に対する x が計算できます。

例:y = 3x のとき

x = 5 のときの y:y = 3×5 = 15

y = 21 のときの x:21 = 3x → x = 7

x = −4 のときの y:y = 3×(−4) = −12

この章でつまずきやすいところ

比例の式 y=ax を求めるとき、表やグラフを見ている途中で「どの点を選ぶ?」「a は y/x? x/y?」と迷う場面が多くあります。ここでは読み進めの途中で起きる具体的な迷いを取り上げ、落ち着いて a を取り出すコツを整理します。

比例定数 a を x/y で計算してしまう

  • つまずく場面:「x=4 のとき y=12 で式は?」を解き始めた瞬間に、a を 4/12 と書くか 12/4 と書くか手が止まってしまう。y=ax の形を写したあとも、どちらが分母か思い出せず迷う。
  • 克服のコツ:因果関係で覚えると迷いません。式は y = a×x で、a は「x を 1 にしたときの y」。だから両辺を x で割って a = y / x。「a は y を x で割る」と「y が上、x が下」の位置関係をセットで唱えてから計算に入ると、毎回正しい向きで書けます。
  • ミニ例:x=4 のとき y=12 → a = 12 / 4 = 3 → y=3x。逆に 4/12 と書くと a=1/3 になり、x=4 を入れて y=4/3 になり 12 と合わないので、その場で間違いに気づけます。

グラフの (0,0) を使って a を出そうとしてしまう

  • つまずく場面:グラフから式を読むとき、いちばん目立つ原点 (0,0) をつい選び、a = 0/0 と書こうとして手が止まる。「原点も通る点なのに、どうして使えないんだろう」と本文の途中で引っかかる。
  • 克服のコツ:見分け方は「x が 0 でない格子点を1つ選ぶ」と決め打ちすること。比例は必ず原点を通るので、原点は「通ること」を確認するための点であり、a を計算する点ではありません。÷0 はできないので、x≠0 の読みやすい点を必ず別に1つ探します。
  • ミニ例:原点と (2,6) を通る直線 → 原点で「比例だな」と確認し、a は (2,6) を使って a=6/2=3。式は y=3x。(0,0) からは計算しません。

1組だけ合わせて式を決めてしまう

  • つまずく場面:表 x:1,2,3,4 / y:5,10,15,20 を見て、最初の (1,5) だけで a=5 と決めて先へ進もうとする。でも「これって本当に比例?」と疑問が頭をよぎり、本文の「比例関係を検証」という言葉で立ち止まる。
  • 克服のコツ:時系列で「①比例の確認 → ②1組で a を計算 → ③別の組で検算」の順に進めるのがコツ。表が与えられたときは、複数の組で y/x を出し、すべて同じ値かどうかを確かめてから式を決めます。1組だけで決めると、比例でない関係まで y=ax と書いてしまう危険があります。
  • ミニ例:x:1,2,3,4 / y:5,10,15,20 → 5/1=5, 10/2=5, 15/3=5, 20/4=5。すべて 5 だから比例で、y=5x。もし 1組でも違えば、y=ax の形では表せません。

a が分数になると「計算ミスでは」と疑ってしまう

  • つまずく場面:「x=6 のとき y=8、式は?」を解いていて a=8/6=4/3 が出た瞬間、「整数じゃないからおかしい」と手が止まり、わざわざ約分前に戻したり小数に直そうとしてしまう。
  • 克服のコツ:比例定数は分数のままで正しいと覚えるのがコツ。見分け方は「a=y/x を計算して既約分数になったら、それが答え」。小数に直すと丸め誤差で別の点と合わなくなることがあるので、分数表記を保ったまま式に書き込みます。検算は別の (x,y) を代入してぴったり合うかで行います。
  • ミニ例:x=6 のとき y=8 → a = 8/6 = 4/3 → y=(4/3)x。検算で x=9 を入れると y=(4/3)×9=12。きれいに整数になるので、分数の a で正しいと確認できます。

練習問題

問題1(条件から)
y は x に比例する。次のとき、y を x の式で表しなさい。
  1. x = 2 のとき y = 8
  2. x = 5 のとき y = −15
  3. x = −3 のとき y = 12
答えを見る

(1) a = 8/2 = 4 → y = 4x

(2) a = −15/5 = −3 → y = −3x

(3) a = 12/(−3) = −4 → y = −4x

問題2(表から)
次の表は、y が x に比例する関係を表している。式を求めなさい。

x: 1, 2, 3, 4

y: −2, −4, −6, −8

答えを見る

a = −2/1 = −2 → y = −2x

確認:x=2 で −4、x=3 で −6 ✓

問題3(応用)
y は x に比例し、x = 6 のとき y = 8。次の値を求めなさい。
  1. y を x の式で表す
  2. x = 9 のときの y
  3. y = 20 のときの x
答えを見る

(1) a = 8/6 = 4/3 → y = (4/3)x

(2) y = (4/3)×9 = 12

(3) 20 = (4/3)x → x = 20 × 3/4 = 15

まとめ

  • 比例の式を求める手順:① 比例を確認 ② x ≠ 0 の1組の (x, y) を読み取る ③ a = y/x
  • x = 0 の組は使えない(÷0になる)。
  • 表・グラフ・条件、どこから求める場合も同じ手順。
  • 式 y = ax がわかれば、任意の x ⇆ y を計算できる。

もっと知る ── 発展・実生活(出典つき)

※ 教科書の内容に、信頼できる出典をもとにした発展・実生活・時事の話題を補足しています(教科書そのものではありません)。

ばねばかりは「フックの法則」という比例で重さをはかる実生活

ばねの伸び x と加える力 F は比例し、F=kx と表せます。この k(ばね定数)はまさに比例定数で、1組の(伸び, 力)から a=y/x のように求められます。ばねばかりは、伸びを読めば力(重さ)が分かるこの比例関係を利用した道具です。

出典:金沢工業大学 数学・物理 学習サイト「フックの法則」

電気の「オームの法則」も比例の式発展

金属線に電圧 V をかけると、V に比例した電流 I が流れ、V=RI(I=V/R)の関係が成り立ちます。この比例定数 R が電気抵抗で、電流と電圧の1組の値から決まります。比例の式 y=ax の a を求める考え方が、電気の世界でもそのまま使われています。

出典:コトバンク「オームの法則」(日本大百科全書ほか)

「光年」は速さが一定だから距離になる発展

光が進む距離は(速さ)×(時間)で求められ、速さが一定なら距離は時間に比例します。光年とは、光が1年間に進む距離(約9.46兆km)のことで、時間ではなく距離の単位です。比例定数にあたる「光の速さ」が一定だからこそ、時間を距離に置きかえられるのです。

出典:日本天文学会 天文学辞典「光年」

「密度」も単位体積あたりの量という比例実生活

密度は単位体積あたりの質量で、質量=密度×体積、つまり質量は体積に比例します。同じ物質なら、ある体積とその質量の1組から密度(比例定数)が求められ、別の体積の質量も計算できます。金属の種類を見分けたり、ものが水に浮くか沈むかを考えるときに使われます。

出典:コトバンク「体積密度」(世界大百科事典ほか)

車の「燃費」と走れる距離の関係実生活

燃費が一定とみなせば、走れる距離は使う燃料の量におよそ比例し、このときの燃費が比例定数の役割をします。日本では省エネ法に基づいて国が自動車の燃費基準を定め、国土交通省が燃費性能を評価・公表しています。比例の式は、燃料代やエコの工夫を考える土台になります。

出典:国土交通省「自動車の燃費基準について」