求め方のモードを選び、2点の座標(または傾きと1点の座標)を入力してください。y の値を知りたい x を入れると、その x に対する y の値も計算します。
目次
このページでできること
- 2点 \((x_1,\ y_1)\)・\((x_2,\ y_2)\) を通る一次関数 \(y = ax + b\) の式を、座標を入れるだけでその場で決定できます
- 傾き \(a\) と通る1点から式を求めるモードも選べます
- 傾き(変化の割合)は \(a = \dfrac{\Delta y}{\Delta x}\) の途中式付き。答えは約分済みの分数(厳密値)で表示します
- x 軸との交点・y 軸との交点、指定した \(x\) に対する \(y\) の値も同時に計算し、直線のグラフも描画します
- 2点の x 座標が同じで一次関数にならない場合は、「x = 定数」の縦の直線であることを判定して説明します
- 式のわかりやすい解説・Excel/Googleスプレッドシート/Python用のコピペ数式・計算ドリル(演習問題)もこのページにまとまっています
この計算は何の役に立つ?
「基本料金+使った分だけ加算」という料金の仕組みは、一次関数 \(y = ax + b\) そのものです。切片 \(b\) が基本料金、傾き \(a\) が単価にあたります。例えば初乗り500円+1kmごとに400円のタクシーなら \(y = 400x + 500\) で、3km乗ると \(400 \times 3 + 500 = 1700\)(円)と見積もれます。
2か月分の請求額(使用量と金額の2点)から単価と基本料金を逆算する、という使い方はまさに「2点から式を求める」計算です。
ばねは「吊るした重さに比例して伸びる」性質があり(フックの法則)、ばね全体の長さは「自然の長さ+伸び」で一次関数になります。例えば自然の長さが10cmで、おもり1個ごとに2cm伸びるばねの長さは \(y = 2x + 10\)(\(x\) はおもりの個数)です。
実験で測った2つの記録(2点)から式を決めれば、まだ試していない重さのときの長さを予測できます。中学の理科と数学をまたぐ代表的な例です。
空気は標高が100m上がるごとにおよそ0.6℃下がる性質があります(気温減率と呼ばれる平均的な目安です)。地上の気温がわかれば、山頂の気温は一次関数でおおまかに見積もれます。例えば地上25℃なら、標高 \(x\) km地点の気温はおよそ \(y = 25 - 6x\) で、標高2kmの山頂ではおよそ13℃です。
実際の気温は天候や湿度でも変わるため厳密な式ではありませんが、登山の服装選びに役立つ実用的な近似として使われています。
商売の費用は「家賃などの固定費+1個作るごとにかかる変動費」という形になることが多く、これも一次関数です。切片が固定費、傾きが1個あたりの変動費にあたります。
費用の直線と売上の直線を比べれば、「何個売れたら黒字になるか」(損益分岐点)の見通しが立ちます。事業計画の第一歩として広く使われている考え方です。
日本で使う摂氏(℃)とアメリカなどで使う華氏(°F)の関係は、一次関数 \(F = 1.8C + 32\) でぴったり表せます。傾き1.8と切片32を持つ、身近にある「厳密に一次関数な関係」の代表例です。
例えば摂氏20℃は \(1.8 \times 20 + 32 = 68\)(°F)。海外旅行先の天気予報や料理のオーブン温度を読み替えるときに、この式がそのまま使えます。
式とグラフ
用語・記号の解説
記号
| \(y = ax + b\) | ワイ イコール エーエックス プラス ビー | 一次関数の一般的な形。\(a\) が傾き、\(b\) が切片です。高校以降は傾きを \(m\)(mountain や slope の m など由来には諸説あります)と書くことも多いですが、中学の教科書では \(a\) が標準です。 |
| \(a\) | エー | 傾き(変化の割合)。x が1増えるごとに y が増える量を表します。「決まった数」にはアルファベットの最初の方の文字 \(a,\ b,\ c\) を使う慣例があります。 |
| \(b\) | ビー | 切片。x = 0 のときの y の値で、グラフが y 軸と交わる高さです。 |
| \(x_1,\ y_1\) | エックスイチ・ワイイチ | 点1の座標。右下の小さい数字は添え字といい、「何番目の点の値か」を区別するための番号です(掛け算や指数ではありません)。 |
| \(\Delta\) | デルタ | ギリシャ文字の大文字デルタ。差を意味する英語 difference の頭文字 D にあたる文字で、「変化量・増加量」を表す記号として使われます。\(\Delta x\) は x の増加量、\(\Delta y\) は y の増加量です。 |
| \(\left(-\dfrac{b}{a},\ 0\right)\) | マイナス エー分のビー、ゼロ | x 軸との交点の座標。y 座標が 0 になる点で、x 座標は方程式 \(ax + b = 0\) を解いた \(-\dfrac{b}{a}\) です。 |
| \((0,\ b)\) | ゼロ、ビー | y 軸との交点の座標。x 座標が 0 になる点で、y 座標は切片 \(b\) そのものです。 |
用語
| 一次関数 | いちじかんすう | \(y = ax + b\)(\(a \neq 0\))の形で表される関数。グラフはまっすぐな直線になります。「一次」は x が1乗という意味です。中学2年で習います。 |
| 関数 | かんすう | 数を入れると、決まったルールで数が1つ返ってくる対応関係のこと。「入力 \(x\) を入れると出力 \(y\) が出てくる機械」とイメージするとわかりやすく、例えば \(y = 2x + 1\) という機械に 3 を入れると 7 が出てきます。 |
| 傾き | かたむき | 直線が「横に1進むごとに、縦にいくつ変わるか」を表す数。プラスなら右上がり、マイナスなら右下がり、0 なら水平な直線です。 |
| 変化の割合 | へんかのわりあい | x の増加量に対する y の増加量の割合 \(\dfrac{\Delta y}{\Delta x}\) のこと。一次関数ではどこで測っても一定で、傾き \(a\) と一致します。 |
| 切片 | せっぺん | グラフが y 軸と交わる点の y 座標(x = 0 のときの y の値)。「y 切片」とも呼びます。一次関数 \(y = ax + b\) では \(b\) がこれにあたります。 |
| 比例 | ひれい | \(y = ax\) の形の関係。x が2倍・3倍になると y も2倍・3倍になります。切片 \(b\) が 0 の(原点を通る)特別な一次関数です。中学1年で習います。 |
| 座標 | ざひょう | 点の位置を \((x,\ y)\) という数の組で表したもの。横の位置が x 座標、縦の位置が y 座標です。 |
| 座標平面 | ざひょうへいめん | 横の数直線(x 軸)と縦の数直線(y 軸)を直角に組み合わせた平面。グラフを描く方眼の世界です。 |
| 原点 | げんてん | x 軸と y 軸が交わる点 \((0,\ 0)\) のこと。origin(起源・出発点)の頭文字から \(O\) と書きます。 |
| 交点 | こうてん | 2つの線が交わる点。このページでは、直線が x 軸・y 軸と交わる点を求めます。 |
| 増加量 | ぞうかりょう | 値がいくつ増えたかを表す量。「変化後 − 変化前」の引き算で求めます。減った場合はマイナスの増加量として扱います。 |
| 定数 | ていすう | 値が変わらない決まった数。「x = 2」のような式の 2 が定数で、x 座標が常に 2 の縦の直線を表します。 |
| 定数関数 | ていすうかんすう | x の値に関係なく y の値が常に一定になる関数。式は \(y = b\) の形で、グラフは x 軸に平行な水平の直線です。一次関数 \(y = ax + b\) の \(a\) を 0 にした形ですが、中学の教科書では一次関数には含めません。 |
前提として理解しておくといいこと
このページの計算を「意味がわかって」使えるようになるために、前提として理解しておくといいことをまとめました。
つまずいたら、この表の内容に戻って復習するのが近道です。
| 正負の数(中学1年) |
|
| 座標平面(中学1年) |
|
| 比例(中学1年) |
|
| 文字式と方程式(中学1年) |
|
| 分数の計算(小学5年〜中学1年) |
|
Excelで計算する方法
| 点1の x 座標 x1 | 1 |
| 点1の y 座標 y1 | 3 |
| 点2の x 座標 x2 | 4 |
| 点2の y 座標 y2 | 9 |
| 傾き a(変化の割合) | =(B4-B2)/(B3-B1) |
| 切片 b | =B2-B5*B1 |
| x 軸との交点の x 座標 | =-B6/B5 |
| 傾き a | 2 |
| 通る点の x 座標 x1 | 3 |
| 通る点の y 座標 y1 | 7 |
| 切片 b | =B3-B1*B2 |
| y の値を知りたい x | 5 |
| そのときの y の値 | =B1*B5+B4 |
| 傾き a | 2 |
| 切片 b | 1 |
| x 軸との交点の x 座標 | =-B2/B1 |
| y 軸との交点の y 座標 | =B2 |
1つ目の表は2点 (1, 3)・(4, 9) から式を求める例で、傾き a は 2、切片 b は 1(直線の式は y = 2x + 1)、x 軸との交点の x 座標は −0.5 になります。「/」は割り算、「*」は掛け算の記号です。
2つ目の表は傾き 2 と点 (3, 7) から求める例で、切片 b は 1、x = 5 のときの y は 11 になります。
3つ目の表は式(傾きと切片)から交点だけを求める表です。2点の x 座標が同じ場合は割り算の分母が 0 になりエラー表示(#DIV/0!)になります。これは傾きが定義できない(一次関数にならない)ことに対応しています。
Googleスプレッドシートで計算する方法
| 点1の x 座標 x1 | 1 |
| 点1の y 座標 y1 | 3 |
| 点2の x 座標 x2 | 4 |
| 点2の y 座標 y2 | 9 |
| 傾き a(変化の割合) | =(B4-B2)/(B3-B1) |
| 切片 b | =B2-B5*B1 |
| x 軸との交点の x 座標 | =-B6/B5 |
| 傾き a | 2 |
| 通る点の x 座標 x1 | 3 |
| 通る点の y 座標 y1 | 7 |
| 切片 b | =B3-B1*B2 |
| y の値を知りたい x | 5 |
| そのときの y の値 | =B1*B5+B4 |
| 傾き a | 2 |
| 切片 b | 1 |
| x 軸との交点の x 座標 | =-B2/B1 |
| y 軸との交点の y 座標 | =B2 |
Pythonで計算する方法
from fractions import Fraction
# 2点の座標(3/4 のような分数は Fraction(3, 4) と書ける)
x1, y1 = Fraction(1), Fraction(3)
x2, y2 = Fraction(4), Fraction(9)
slope = (y2 - y1) / (x2 - x1) # 傾き a(変化の割合)= Δy ÷ Δx
intercept = y1 - slope * x1 # 切片 b = y1 − a×x1
print(f"傾き a = {slope}")
print(f"切片 b = {intercept}")
print(f"直線の式: y = {slope}x + {intercept}")
if slope != 0:
print(f"x軸との交点: ({-intercept / slope}, 0)")
print(f"y軸との交点: (0, {intercept})")
x_value = Fraction(5) # y の値を知りたい x
print(f"x = {x_value} のとき y = {slope * x_value + intercept}")
数式記述言語(LaTeX等)での書き方(コピペ可)
y = ax + b
y = ax + b
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>y</mi>
<mo>=</mo>
<mi>a</mi><mi>x</mi>
<mo>+</mo>
<mi>b</mi>
</mrow>
</math>
y = a x + b
y == a x + b
y := a*x + b;
y = a*x + b;
y = ax + b
a = (y₂ − y₁) ÷ (x₂ − x₁)
a = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><msub><mi>y</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>y</mi><mn>1</mn></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub></mrow>
</mfrac>
</mrow>
</math>
a = (y_2 - y_1)/(x_2 - x_1)
(y2 - y1)/(x2 - x1)
a := (y2 - y1)/(x2 - x1);
a = (y2 - y1)/(x2 - x1);
a = (y_2 - y_1)/(x_2 - x_1)
b = y₁ − ax₁
b = y_1 - a x_1
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>b</mi>
<mo>=</mo>
<msub><mi>y</mi><mn>1</mn></msub>
<mo>−</mo>
<mi>a</mi>
<msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub>
</mrow>
</math>
b = y_1 - a x_1
y1 - a x1
b := y1 - a*x1;
b = y1 - a*x1;
b = y_1 - a x_1
x = −b ÷ a
x = -\frac{b}{a}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>x</mi>
<mo>=</mo>
<mo>−</mo>
<mfrac><mi>b</mi><mi>a</mi></mfrac>
</mrow>
</math>
x = -b/a
-b/a
x := -b/a;
x = -b/a;
x = −b/a
ChatGPT に聞いて計算してもらう方法
あなたは数学(一次関数)の計算アシスタントです。次の計算を、必ずPythonコードを実際に実行して行い、実行結果の数値だけを根拠に回答してください(暗算や推測で答えないでください)。 2点 (1, 3)・(4, 9) を通る一次関数 y = ax + b の式を求めてください。 次の内容をそれぞれ示してください。 1. 傾き a(変化の割合)。Δy/Δx の途中式付きで 2. 切片 b 3. 直線の式 y = ax + b 4. x軸との交点と y軸との交点の座標 5. x = 5 のときの y の値 Pythonでは標準ライブラリの fractions モジュールを使って厳密に計算し、計算に使った式と実行結果の数値を示してください。答えが分数になる場合は約分済みの分数で示してください。
計算ドリル(演習問題)
このページの式を、自分の手で計算できるようになるための演習問題です。
答えと解説は解答ページにあります。
使い方
-
1数値を入力計算したい数値を入力欄に入力します
-
2計算「計算する」ボタンを押します
-
3結果を確認計算結果がその場に表示されます。計算の考え方や式の解説も同じページで確認できます
DataChefの特徴
専門知識不要、直感的で簡単な操作
個人情報を登録することなく使用できます
「ダウンロード」押下でファイルを自動削除
クレジット表記不要
商用利用許諾の連絡も不要です
