変化の割合と傾き$a$

関数 $f(x)$ において、ある $x$ の範囲における「$x$ の増加量に対する $f(x)$ の増加量の比」を,その $x$ の範囲における変化の割合 (rateofchange) という。

$x$ 座標が,$x_0$ から $x_1$ に増加するときの $f(x)$ の変化の割合は \begin{align} (変化の割合)&=\dfrac{(f(x)の増加量)}{(xの増加量)}\\ &=\dfrac{f(x_1)-f(x_0)}{x_1-x_0} \end{align}

変化の割合と傾きの関係の図

変化の割合と傾きの関係の図

右図のように、直線 $y=ax+b$ が異なる2点 $(x_0,~ax_0+b)$、$(x_1,~ax_1+b)$ を通るとき

\begin{align} &(変化の割合)\\ =&\frac{(ax_1+b)-(ax_0+b)}{x_1-x_0}\\ =&\frac{ax_1-ax_0}{x_1-x_0}\\ =&\frac{a(x_1-x_0)}{x_1-x_0}\\ =&a\end{align} となり、1次関数の変化の割合は傾きと等しいことがわかる。

直線の傾き $a$

直線の傾きの図

直線の傾きの図

  • 1次関数の変化の割合は、常にそのグラフの傾きに等しい。
  • 異なる2点 $(x_0,~y_0)$、$(x_1,~y_1)$ を通る直線の傾き $a$ は次の式で求められる。 \[a=\dfrac{y_1-y_0}{x_1-x_0}\left(=\dfrac{\text{(yの増加量)}}{\text{(xの増加量)}}\right)\]

傾き $a$ を求める

次の条件にあった1次関数の傾きを求めよ。

  1. $x$ が $3$ 増えれば $y$ は $6$ 増える1次関数
  2. $x$ が $3$ 増えれば $y$ は $6$ 減る1次関数
  3. グラフが2点 $(0,~0)$、$(3,~6)$ を通る1次関数
  4. グラフが2点 $(-3,~5)$、$(2,~-5)$ を通る1次関数

  1. $(傾き)=\dfrac{\text{(yの増加量)}}{\text{(xの増加量)}}=\dfrac{6}{3}=\boldsymbol{2}$
  2. $(傾き)=\dfrac{\text{(yの増加量)}}{\text{(xの増加量)}}=\dfrac{-6}{3}=\boldsymbol{-2}$
    $\blacktriangleleft$ 「$6$ 減る」ことと「$-6$ 増える」ことは同じ
  3. 傾きは $\dfrac{6-0}{3-0}=\boldsymbol{2}$
    $\blacktriangleleft$ 直線の傾き $a$ 参照
  4. 傾きは$\dfrac{-5-5}{2-(-3)}=\dfrac{-10}{5}=\boldsymbol{-2}$
    $\blacktriangleleft$ 直線の傾き $a$ 参照