【裏ワザ】「変化の割合」の求め方+練習問題12問【二次関数】

中3数学「二次関数の変化の割合」を、裏ワザ公式 a(p+q) と例題・基本問題5問・応用問題7問で完全解説。テスト・高校受験対策に必要な内容をコンパクトにまとめました。

目次

二次関数の「変化の割合」の求め方【公式】

二次関数y=ax²の変化の割合 求め方は、定義どおりなら「xの増加量を出す→yの増加量を出す→割り算」の3ステップ。一次関数と違って区間ごとに値が変わるため、xの範囲を必ず確認してから計算します。

二次関数の変化の割合の図解 変化の割合 yの増加量 xの増加量 y=ax²では区間で値が変化 (一次関数と違って一定でない)
公式変化の割合の定義(二次関数)
変化の割合=yの増加量÷xの増加量
xの増加量=(後のx)-(前のx) / yの増加量=(後のy)-(前のy)

例えばy=2x²でxが1から3に変化するとき、前のy=2、後のy=18、yの増加量=16、xの増加量=2なので変化の割合=16÷2=8です。一次関数と違ってxの範囲ごとに違う値になります。

Ex(定義どおり3ステップ) 問:y=2x²でxが1から3まで増加するときの変化の割合 ① xの増加量=3-1=2 ② 前のy=2×1²=2、後のy=2×3²=18、yの増加量=18-2=16 ③ 変化の割合=16÷2=8

求め方の鉄則:必ず「xの両端のyを式に代入」してyの増加量を計算する。前後の順序を間違えると符号が反対になるので注意。

二次関数の「変化の割合」の裏ワザとは?

二次関数y=ax²の変化の割合は裏ワザ公式 a(p+q) で2ステップで一発計算できます。xがpからqに変化するとき、aと(pとqの和)を掛けるだけ。定義どおりの3ステップより圧倒的に速く、計算ミスも減ります。

裏ワザ公式 a(p+q)の図解 y=ax²の変化の割合 xがp→qのとき a(p+q) aと、xの両端の和をかける これが裏ワザ公式
公式二次関数 変化の割合 裏ワザ公式
y=ax²でxがpからqに変化するとき
変化の割合=a(p+q)

a と(pとqの和)を掛けるだけで変化の割合が求まります。例えばy=2x²、x:1→3なら、a=2、p=1、q=3で変化の割合=2×(1+3)=8。定義どおりに計算した答え8と完全一致します。

Ex(裏ワザ・最短2ステップ) 問:y=2x²でxが1から3まで増加するときの変化の割合 ① a=2、p=1、q=3を読み取る ② 変化の割合=2×(1+3)=2×4=8
定理裏ワザ公式の導き方(証明)
xがp→qのとき、xの増加量=q-p
前のy=ap²、後のy=aq²、yの増加量=aq²-ap²=a(q²-p²)=a(q+p)(q-p)
変化の割合=a(q+p)(q-p)÷(q-p)=a(p+q)

注目すべきはq²-p²=(q+p)(q-p)という因数分解(中3で学習)です。q-pがきれいに約分されるため、最後はa(p+q)だけが残ります。中3で因数分解を習った直後にこの裏ワザが登場するため、因数分解の応用例として理解すると忘れません。

テストでの使い分け:単純な計算→裏ワザ。証明問題や定義を問われた時→定義どおりの3ステップ。両方を押さえておけば、どんな問題にも対応できます。

二次関数の「変化の割合」の練習問題12問

二次関数 変化の割合 問題で頻出のパターンを例題2問+基本問題5問+応用問題7問で完全マスター。裏ワザ公式と定義どおりの両方で解いて、テスト本番に強くなりましょう。

例題

例題1y=2x²でxが1から3まで増加するときの変化の割合を求めよ(定義どおりに計算)
解説(定義どおりの3ステップ)
xの増加量=3-1=2
前のy=2×1²=2、後のy=2×3²=18、yの増加量=18-2=16
変化の割合=16÷2=8
答え:8
例題2y=2x²でxが1から3まで増加するときの変化の割合を、裏ワザ公式a(p+q)で求めよ
解説(裏ワザ公式・最短ルート)
a=2、p=1、q=3を読み取る
変化の割合=2×(1+3)=2×4=8
答え:8(例題1と同じ答えを2ステップで計算できた)

基本問題

練習問題1y=2x²でxが1から3まで増加するとき、変化の割合を求めよ
解説(裏ワザ公式)
a=2、p=1、q=3
変化の割合=2×(1+3)=2×4=8
答え:8
練習問題2y=x²でxが-2から1まで増加するとき、変化の割合を求めよ(0またぎ)
解説(裏ワザ公式・0またぎでも同じ)
a=1、p=-2、q=1
変化の割合=1×(-2+1)=1×(-1)=-1
答え:-1
練習問題3y=-2x²でxが1から3まで増加するとき、変化の割合を求めよ(負のa)
解説
a=-2、p=1、q=3
変化の割合=-2×(1+3)=-2×4=-8
答え:-8(aが負だと変化の割合も負になる)
練習問題4y=1/2x²でxが2から4まで増加するとき、変化の割合を求めよ(分数のa)
解説
a=1/2、p=2、q=4
変化の割合=1/2×(2+4)=1/2×6=3
答え:3
練習問題5練習問題2を「定義どおりの3ステップ」で解き直し、答えが同じになることを確認せよ
解説(定義どおりの計算)
xの増加量=1-(-2)=3
前のy=1×(-2)²=4、後のy=1×1²=1、yの増加量=1-4=-3
変化の割合=-3÷3=-1
答え:-1(裏ワザの答えと一致)

応用問題

練習問題6関数y=ax²について、xが2から5まで増加するときの変化の割合が21であった。aの値を求めよ(応用:aを逆算)
解説(裏ワザ公式の逆算)
裏ワザ公式より 変化の割合=a×(2+5)=7a
7a=21 → a=21÷7=3
答え:a=3(式はy=3x²)
練習問題7y=3x²でxが-1から2まで増加するとき、変化の割合を求めよ
解説
a=3、p=-1、q=2
変化の割合=3×(-1+2)=3×1=3
答え:3
練習問題8y=-x²でxが-3から-1まで増加するとき、変化の割合を求めよ(両方とも負のx)
解説
a=-1、p=-3、q=-1
変化の割合=-1×(-3+(-1))=-1×(-4)=4
答え:4(aが負でも、両端の和が負なら答えは正)
練習問題9y=2x²でxが0.5から2.5まで増加するとき、変化の割合を求めよ(小数)
解説
a=2、p=0.5、q=2.5
変化の割合=2×(0.5+2.5)=2×3=6
答え:6(小数でも公式は同じ)
練習問題10あるボールの落下距離yが、時間xの2乗に比例しy=3x²で表されるとする。xが1秒から4秒まで増加するときの「平均の速さ(変化の割合)」を求めよ(実生活問題)
解説(実生活・物理の応用)
a=3、p=1、q=4
変化の割合=3×(1+4)=3×5=15
答え:15m/秒(xが時間、yが距離なので変化の割合は速さ)
練習問題11関数y=ax²のグラフが点(2,12)を通る。xが1から4まで増加するときの変化の割合を求めよ(応用:先にaを求める)
解説(aを求めてから裏ワザ公式)
点(2,12)を代入 12=a×2²=4a → a=3
式はy=3x²、xが1→4の変化の割合は a(p+q)=3×(1+4)=3×5=15
答え:15
練習問題12関数y=ax²について、xが-3から1まで増加するときの変化の割合が-4であった。aの値を求めよ(応用:負の変化の割合からa逆算)
解説(裏ワザ公式の逆算)
裏ワザ公式より 変化の割合=a×(-3+1)=-2a
-2a=-4 → a=-4÷(-2)=2
答え:a=2(式はy=2x²)

よくある質問

中学生・保護者から寄せられる、二次関数 変化の割合に関するよくある質問に答えます。テスト直前の最終チェックに活用してください。

変化の割合とは何?

変化の割合は「xが1増えるとyがいくつ変わるか」を表す数で、定義は「yの増加量÷xの増加量」です。一次関数y=ax+bでは常に一定(=傾きa)ですが、二次関数y=ax²では区間によって値が変わります。グラフでは2点を結ぶ直線の傾きと一致します。

一次関数の変化の割合との違いは?

一次関数y=ax+bでは変化の割合がいつでもaで一定です。一方、二次関数y=ax²では区間ごとに値が変わります。例えばy=2x²でxが0→1のとき変化の割合は2、x:1→3のとき8と、xの位置によって全く違う値になります。これが二次関数のグラフが曲線(放物線)になる理由です。

裏ワザ公式 a(p+q) を使う理由は?

定義どおりの計算は3〜4ステップ必要ですが、裏ワザ公式 a(p+q) なら2ステップで一発計算できます。テストの計算時間を大幅に短縮でき、計算ミスも減ります。さらに公式は中3で習う因数分解(q²-p²=(q+p)(q-p))から導けるため、暗記でなく理解で覚えられる点も大きなメリットです。

変化の割合 求め方 中3で習うのはいつ?

中学3年生の後半(10〜12月頃)に「関数y=ax²」の単元で学びます。中2の一次関数で習った変化の割合の概念を、二次関数に拡張します。高校受験では大問1問が二次関数で構成されることが多く、変化の割合の計算は頻出。中3の冬休みまでに完成させるのが理想です。

変化の割合と傾きの関係は?

変化の割合は「2点を結ぶ直線の傾き」と等しい値です。一次関数では関数自体が直線なので、変化の割合がそのまま傾きaになります。二次関数では関数は曲線(放物線)ですが、xの2点を結ぶ直線(割線と呼びます)の傾きを計算すれば、それが変化の割合になります。