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y = ax² の応用(放物線と直線・動点・落下)の解き方/コツ

中3数学の山場、放物線と直線の融合問題。交点→三角形の面積→動点→落下運動の順で典型パターンをおさえれば、高校入試の応用にも対応できます。グラフ問題は座標を文字でおき、条件から方程式を作るのが基本です。

y = ax² の応用 を解く・整理する5ステップ

各ステップをクリックすると詳しい説明と例が開きます。

ステップ 1:ステップ1: 何を求めるか確認し、条件を図に整理する

まず問題文を読み、求めるのは交点か、面積か、動点の時刻か、落下距離かを確認します。次に放物線・直線・点・軸との交点を書き込み、わかっている数・条件・単位を整理します。グラフの見た目だけで読み取らず、必ず式で確定する準備をします。

例題:例:「y = x² と y = x + 2 の交点」と問われたら、求めるのは交点の座標と確認し、図に2つの式と交わるあたりを描いて見通しを立てます。
ステップ 2:ステップ2: 交点は2つの式を連立して二次方程式を解く

放物線 y = ax² と直線 y = mx + n の交点では y が等しいので、ax² = mx + n と立てて二次方程式にします。因数分解または解の公式で x を求め、もとの式に代入して y を出します。交点が2つあるときは、解も2つ出るのが自然です。y = ax² 上の2点 A(p, ap²)・B(q, aq²) を結ぶ直線の傾きは a(p + q) という公式も覚えておくと、検算や式の予測に使えます(例:A(−1, 1)・B(2, 4) なら 1·(−1 + 2) = 1 で、y = x + 2 の傾き 1 と一致)。

例題:y = x² と y = x + 2 → x² − x − 2 = 0 → (x − 2)(x + 1) = 0 → x = 2, −1。交点は (2, 4) と (−1, 1)。
ステップ 3:ステップ3: 三角形の面積は y 切片(または x 切片)で分割する

放物線と直線でできる三角形の面積は、直線の y 切片(または x 切片)を共通の底辺にして、原点を頂点とする2つの三角形に分けて足すと計算がラクです。直線が点 C(0, n) で y 軸と交わるとき、OC を共通の底辺、A・B の x 座標の絶対値をそれぞれの高さと見れば、面積 = (1/2)·n·|x_A| + (1/2)·n·|x_B| = n × |x_A − x_B| ÷ 2(A と B が y 軸の左右に分かれる場合)で求められます。

例題:y = x + 2 の y 切片は C(0, 2)、A(−1, 1)・B(2, 4) は y 軸の左右に分かれる → 三角形OAB = 三角形OCA + 三角形OCB = (1/2)·2·1 + (1/2)·2·2 = 1 + 2 = 3(公式 2 × |2 − (−1)| ÷ 2 = 3 と一致)。
ステップ 4:ステップ4: 動点問題は時刻 x で長さを表し、変域を決める

動点問題では、x秒後の長さを式で表します。正方形の辺上を毎秒1cmで進むなら AP = x のように書き、三角形の面積を (1/2)×底辺×高さで立式します。辺を渡るタイミングで式が変わるので、xの変域(範囲)も必ず書き、「この変域ではこの式が成り立つ」と限定して答えます。

例題:1辺10cmの正方形でPがAB、QがADを毎秒1cm → AP = x, AQ = x → y = (1/2)x²(0 ≦ x ≦ 10)。x = 10 で P が B に到達し、それ以降は P が辺 BC に入るので式が切り替わります。0 ≦ x ≦ 10 の範囲で y = 8 のとき x = 4 秒。
ステップ 5:ステップ5: 落下運動は与えられた式と現実条件を確認する

落下距離は y = 5x²(または y = 4.9x²)のように、x の2乗に比例する式で与えられることが多く、y はメートル、x は秒を表します。文字や単位を確認してから代入し、解が出たら現実の条件に合うものだけ採用します。時間は負にならないので、正の解だけを答えます。

例題:y = 5x² で 80m 落下するのに何秒か → 5x² = 80 → x² = 16 → x = ±4 → x = 4 秒(時間は負にならないので不適解を捨てる)。

これだけは覚える

交点は2式を連立して二次方程式、y = ax² 上の2点の傾きは a(p + q)、三角形の面積はy 切片(または x 切片)で分割して足す、動点は時刻 x で長さを表し変域を書く、落下は y = 5x²(または y = 4.9x²)の形で与えられる。

よくあるつまずき

グラフの見た目だけで交点を読む(必ず式で確定)、面積の底辺と高さを取り違える(座標差の向きに注意)、時間や長さを負のまま答える(条件に合う解だけ採用)、動点で変域を書き忘れる。

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出典・最終更新

  • 出典基盤:教科書(数学)の核となる手順と概念データに基づく整理。
  • 編集方針:教科書頻出の解き方・コツを、段階的なステップに分け、つまずきポイントと核となるルールを併記しています。
  • 最終更新:2026-06-27