2乗に比例する関数ってどんなやつ? みんな元気?「そら」だよ(^_-)-☆ 今日は中学3年生で勉強する、 「 2乗に比例する関数 」 にチャレンジしていくよ。 この単元ではいろいろな問題が出てきて大変なんだけど、 まずは、一番基礎の、 2乗に比例する関数とは何もの?? を振り返っていこうか。 =もくじ= 2乗に比例する関数って? 2乗に比例する関数で覚えておきたい言葉 2乗に比例する関数のグラフは? 2乗に比例する関数とは?? 中学3年生で勉強する関数は、 y = ax² ってヤツだよ。 1年生で習った 比例 y=axの兄弟みたいなもんだね。 xが2乗されてる比例の式だ。 この関数にあるxを入れてやると、 2乗されて、それにaをかけたものがyとして出てくるんだ。 たとえば、aが6の場合の、 y = 6x² を考えてみて。 このxに「3」を入れてみると、 「3」が2回かけられて、そいつにaの「6」がかかるとyになるよね? Xの二乗に比例する関数(特徴・式・値)(基) - 数学の解説と練習問題. だから、x = 3のときは、 y = 6×3×3 = 54 になるね。 こんな感じで、 関数がxの二次式になっている関数を、 2乗に比例する関数 って呼んでいるんだ。 2乗に比例する関数で覚えたおきたい言葉って? 2乗に比例する関数って形がすごいシンプル。 覚えなきゃいけない言葉も少ないんだ。 たった1つでいいよ。 それは、 比例定数 っていう言葉。 これは中1で勉強した 比例の「比例定数」 と同じだよ。 2乗に比例する関数の中で、 xがいくら変化しても変わらない数を、 って呼んでるんだ。 y=ax² の関数の式だったら、 a が比例定数に当たるよ。 だったら、「6」が比例定数ってわけだね。 問題でよくでてくるから、 2乗に比例する関数の比例定数 をいつでも出せるようにしておこう。 2乗に比例する関数ってどんなグラフになる? じゃ、2乗に比例する関数のグラフを描いてみよう! y = ax²のa、x、 yを表にまとめてみよっか。 比例定数aの値が、 1 -1 2 -2 の4パターンの時のグラフをかいてみるね。 >>くわしくは 二次関数のグラフのかき方の記事 を読んでみてね。 まず、xとyが整数になる時の値を考えてみると、 こうなる。 これを元に二次関数のグラフをかいてやると、 こうなるよ。 なんか山みたいでしょ? こういうグラフを「 放物線 」と読んでるんだ。 グラフの特徴としては、 aが正の時、放物線は上側に開く。 aが負の時、放物線は下側に開く。 放物線の頂点は原点 y軸に対して線対称 っていうのがあるよ。 >>くわしくは 放物線のグラフの特徴の記事 を読んでみてね。 まとめ:2乗に比例する関数はシンプルだけど今までと違う!
■2乗に比例するとは 以下のような関数をxの2乗に比例した関数といいます。 例えば以下関数は、x 2 をXと置くと、Xに対して線形の関数になることが解ります。 ■2乗に比例していない関数 以下はxの2乗に比例した関数ではありません。xを横軸にしたグラフを描いた場合、上記と同じように放物線状になるので2乗に比例していると思うかもしれませんが、 x 2 を横軸としてグラフを描いた場合、線形となっていないのが解ります。
y=ax 2 の関数では, x と y が決まれば a は決まります. 【例4】 y=ax 2 の関数が x=2 , y=12 となる点を通っているとき,比例定数 a の値を求めてください. (解答) 12=a×2 2 より a=3 …(答) 【例5】 y=ax 2 のグラフが次の図のようになるとき,比例定数 a の値を求めてください. x=5, y=5 を通っているから 5=a×5 2 =25a より a= x=−5, y=5 を通っているから 5=a×(−5) 2 =25a より a= としてもよい. ※答え方の形が指定されていないときは,小数で a=0. 2 としてもよい. ※関数は y=0. 2x 2 または y= x 2 になります. 二乗に比例する関数 利用 指導案. 【問題3】 y=ax 2 の関数において, x=2 のとき y=20 になる.比例定数 a の値を求めてください. 解説 2 3 4 5 10 y=ax 2 に x=2 , y=20 を代入すると 20=a×2 2 =4a a=5 …(答) 【問題4】 y が x 2 に比例し, x=−4 のとき y=−32 になる.このとき比例定数の値を求めてください. −2 −4 y=ax 2 に x=−4 , y=−32 を代入すると −32=a×(−4) 2 =16a a=−2 …(答) 【問題5】 y が x 2 に比例し, x=2 のとき y=12 になる. x=4 のとき y の値を求めてください. 18 24 36 48 y=ax 2 に x=2 , y=12 を代入すると 12=a×2 2 =4a a=3 次に, y=3x 2 に x=4 を代入すると y=3×4 2 =48 …(答) 【問題6】 y=ax 2 のグラフが2点 ( 2, 16) と ( −1, b) を通るとき,定数 b の値を求めてください. 8 −8 y=ax 2 に x=2 , y=16 を代入すると 16=a×2 2 =4a a=4 次に, y=4x 2 に x=−1, y=b を代入すると b=4×(−1) 2 =4 …(答)
5, \beta=-1. 5$、学習率をイテレーション回数$t$の逆数に比例させ、さらにその地点での$E(\alpha, \beta)$の逆数もかけたものを使ってみました。この学習率と初期値の決め方について試行錯誤するしかないようなのですが、何か良い探し方をご存知の方がいれば教えてもらえると嬉しいです。ちょっと間違えるとあっという間に点が枠外に飛んで行って戻ってこなくなります(笑) 勾配を決める誤差関数が乱数に依存しているので毎回変化していることが見て取れます。回帰直線も最初は相当暴れていますが、だんだん大人しくなって収束していく様がわかると思います。 コードは こちら 。 正直、上記のアニメーションの例は収束が良い方のものでして、下記に10000回繰り返した際の$\alpha$と$\beta$の収束具合をグラフにしたものを載せていますが、$\alpha$は真の値1に近づいているのですが、$\beta$は0.
抵抗力のある落下運動 では抵抗力が速度に比例する運動を考えました. そこでは終端速度が となることを学びました. ここでは抵抗力が速度の二乗に比例する場合(慣性抵抗と呼ばれています)にどのような運動になるかを見ていきます. 落下運動に限らず,重力下で慣性抵抗を受けながら運動する物体の運動方程式は,次のようになります. この記事では話を簡単にするために,鉛直方向の運動のみを扱うことにします. つまり落下運動または鉛直投げ上げということになります. このとき (1) は, となります.ここで は物体の質量, は重力加速度, は空気抵抗の比例係数になります. 落下時の様子を絵に描くと次図のようになります.落下運動なので で考えます(軸を下向き正に撮っていることに注意!) 抵抗のある場合の落下 運動方程式 (2) は より となります.抵抗力の符号は ,つまり抵抗力は上向きに働くことになりますね. 速度の時間変化を求めてみることにしましょう. (3)の両辺を で割って,式を整理します. (4)を積分すれば速度変化を求めることができます. どうすれば積分を実行できるでしょうか.ここでは部分分数分解を利用することにします. 両辺を積分します. ここで は積分定数です. と置いたのは後々のためです. 式 (7) は分母の の正負によって場合分けが必要です. 計算練習だと思って手を動かしてみましょう. ここで は のとき , のとき をとります. 定数 を元に戻してやると, となります. 式を見やすくするために , と置くことにします. (9)式を書き直すと, こうして の時間変化を得ることができました. 初期条件として をとってやることにしましょう. (10) で , としてやると, が得られます. したがって, を初期条件にとったとき, このときの速度の変化をグラフに書くと次のようになります. 二乗に比例する関数 グラフ. 速度の変化(落下運動) 速度は時間が経過すると へと漸近していく様子がわかります. 問い 2. 式 (10) で とすると,どのような v-t グラフになるでしょうか. おまけとして鉛直投げ上げをした場合の運動について考えてみます.やはり軸を下向き正にとっていることに注意して下さい.投げ上げなので, の場合を考えることになります. 抵抗のある場合の投げ上げ 運動方程式 (2) は より次のようになります.
(3)との違いは,抵抗力につく符号だけです.今度は なので抵抗力は下向きにかかることになります. (3)と同様にして解いていくことにしましょう. 積分しましょう. 左辺の積分について考えましょう. と置換すると となりますので, 積分を実行すると, は積分定数です. でしたから, です. 先ほど定義した と を用いて書くと, 初期条件として, をとってみましょう. となりますので,(14)は で速度が となり,あとは上で考えた落下運動へと移行します. この様子をグラフにすると,次のようになります.赤線が速度変化を表しています. 速度の変化(速度が 0 になると,最初に考えた落下運動へと移行する) 「落下運動」のセクションでは部分分数分解を用いて積分を,「鉛直投げ上げ」では置換積分を行いました. 積分の形は下のように が違うだけです. 部分分数分解による方法,または置換積分による方法,どちらかだけで解けないものでしょうか. そのほうが解き方を覚えるのも楽ですよね. 落下運動 まず,落下運動を置換積分で解けないか考えてみます. 結果は(11)のようになることがすでに分かっていて, が出てくるのでした. そういえば , には という関係があり,三角関数とよく似ています. 注目すべきは,両辺を で割れば, という関係が得られることです. と置換してやると,うまく行きそうな気になってきませんか?やってみましょう. 二乗に比例する関数 ジェットコースター. と,ここで注意が必要です. なので,全ての にたいして と置換するわけにはいきません. と で場合分けが必要です. 我々は落下運動を既に解いて,結果が (10) となることを知っています.なので では , では と置いてみることにします. の場合 (16) は, となります.積分を実行すると となります. を元に戻すと となりました. 式 (17),(18) の結果を合わせると, となり,(10) と一致しました! 鉛直投げ上げ では鉛直投げ上げの場合を部分分数分解を用いて積分できるでしょうか. やってみましょう. 複素数を用いて,無理矢理にでも部分分数分解してやると となります.積分すると となります.ここで は積分定数です. について整理してやると , の関係を用いてやれば が得られます. , を用いて書き換えると, となり (14) と一致しました!
)。 またIKEAの物を出品するかと思いますので、機会があればまたよろしくお願い致します。 見てないだろうけど。 参考になりましたら、ブログの支援クリックをお願いします。 どちらかをポチッと↓↓ブログ村のランキングも見れます。 にほんブログ村 にほんブログ村
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