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反比例のグラフ ── 双曲線という曲線

比例のグラフは「原点を通る直線」でしたが、反比例 y=a/x のグラフは 「双曲線(そうきょくせん)」 という独特な曲線になります。原点も x軸も y軸もどこにも触れずに、2つの離れた曲線として現れる ── 不思議な見た目を理解しましょう。

双曲線(そうきょくせん)とは

用語
双曲線(そうきょくせん)
反比例 y = a/x のグラフ。2つの離れた曲線でできている。
形:x → 大きくなれば y → 0 に近づく(しかし0にはならない)。x → 0 に近づけば y → 大きくなる。
(2, 6) (3, 4) (−2, −6) x y y = 12/x
図1:y = 12/x のグラフ(双曲線)

双曲線の特徴

y = a/x のグラフ
双曲線の3つの特徴
  1. 2本の曲線でできる ── x > 0 の側と x < 0 の側に分かれて存在
  2. 原点も軸も通らない ── x軸(y=0)にも y軸(x=0)にもどこまでも近づくが触れない
  3. a の符号で象限が決まる ── a>0 なら第1・第3象限、a<0 なら第2・第4象限

a の符号で2パターン

a > 0(第1・第3象限) 第1象限 第3象限 a < 0(第2・第4象限) 第2象限 第4象限
図2:a の符号で双曲線の位置が決まる

反比例のグラフの描き方

双曲線を描く手順
  1. 対応表を作る(x にいろいろな値を入れて y を計算、x ≠ 0)
  2. 各点をプロット
  3. 2つのグループに分けてなめらかな曲線で結ぶ(直線で結ばない)
  4. 軸には触れない(限りなく近づくだけ)
例:y = 12/x の対応表

x: −12, −6, −4, −3, −2, −1, 1, 2, 3, 4, 6, 12

y: −1, −2, −3, −4, −6, −12, 12, 6, 4, 3, 2, 1

→ x < 0 と x > 0 の2つに分けて、それぞれなめらかな曲線で結ぶ

つまずきポイント
  • 2つの曲線をつなげない:x = 0 では y が定義されないので、グラフは 左右に分かれた2本。直線で結んだり一筆書きしたりしない。
  • 軸に触れない:曲線は x軸・y軸に 限りなく近づくが、決して触れない。
  • x が大きくなるほど y は0に近づく:x = 100 なら y = 0.12(とても小さい)、x = 1000 なら y = 0.012。0にはならない。

練習問題

問題1(点を求める)
y = 6/x について、次の表を埋めなさい。

x: −6, −3, −2, −1, 1, 2, 3, 6

y: ?

答えを見る

x: −6, −3, −2, −1, 1, 2, 3, 6

y: −1, −2, −3, −6, 6, 3, 2, 1

これらの点を打って、x < 0 と x > 0 で2つの曲線に分けて結ぶ。

問題2(象限を答える)
次の反比例のグラフは、どの象限を通るか。
  1. y = 4/x
  2. y = −10/x
答えを見る

(1) a = 4 > 0 → 第1象限と第3象限

(2) a = −10 < 0 → 第2象限と第4象限

問題3(記述)
反比例 y = a/x のグラフが、x軸とも y軸とも交わらない理由を答えなさい。
答えを見る

解答例:x軸上の点は y = 0 だが、反比例 y = a/x では比例定数 a は 0 でないので、y = 0 になる点はない。 また y軸上の点は x = 0 だが、y = a/x で x = 0 だと分母が0になるので y は定義できず、グラフは y軸とも交わらない。

まとめ

  • 反比例 y = a/x のグラフは 双曲線(2本の曲線)。
  • 原点も軸も通らない。軸には限りなく近づくだけ。
  • a > 0 → 第1・第3象限、a < 0 → 第2・第4象限。
  • 描き方:対応表 → プロット → 2つに分けてなめらかに結ぶ。