プリンキピア

第4章グラフ

4.2 Graph Linear Equations in Two Variables4.2 2変数の一次方程式のグラフを描く

Learning Objectives学習目標

Learning Objectives学習目標

By the end of this section, you will be able to:
英語のヒント
この節を終えると、次のことができるようになる。
  • Recognize the relationship between the solutions of an equation and its graph
    英語のヒント
    方程式の解とグラフの関係を理解する
  • Graph a linear equation by plotting points
    英語のヒント
    点を取って一次方程式のグラフを描く
  • Graph vertical and horizontal lines
    英語のヒント
    垂直な直線と水平な直線を描く
Before You Begin (2)準備問題(2題)

Recognize the Relationship Between the Solutions of an Equation and its Graph方程式の解とグラフの関係を理解する

In the previous section, we found several solutions to the equation 3x+2y=6. They are listed in Table 4.11. So, the ordered pairs (0,3), (2,0), and (1,32) are some solutions to the equation 3x+2y=6. We can plot these solutions in the rectangular coordinate system as shown in Figure 4.5.
英語のヒント
前の節では、方程式3x+2y=6の解をいくつか求めた。それらを表4.11に示す。順序対(0,3)、(2,0)、(1,32)は、方程式3x+2y=6の解の一部である。図4.5のように、これらの解を直交座標系にとれる。
3x+2y=6
x
y
(x,y)
0
3
(0,3)
2
0
(2,0)
1
32
(1,32)
Table 4.11表 4.11
xy座標平面に4点が示されている。x軸は− 7から7まである。y軸は− 7から7まである。4個の点(0, 3)、(1, 3/2)、(2, 0)、(4, − 3)が印で示されている。4点は一直線上に並んでいるように見える。
Figure 4.5図 4.5
Notice how the points line up perfectly? We connect the points with a line to get the graph of the equation 3x+2y=6. See Figure 4.6. Notice the arrows on the ends of each side of the line. These arrows indicate the line continues.
英語のヒント
点が完全に一直線上に並んでいることに気付くだろうか。点を線で結ぶと、方程式3x+2y=6のグラフが得られる。図4.6を参照する。直線の両端の矢印に注目しよう。矢印は、直線がその先も続くことを表す。
xy座標平面で4点を通る直線が描かれている。x軸は− 7から7まである。y軸は− 7から7まである。4個の点(0, 3)、(1, 3/2)、(2, 0)、(4, − 3)が印で示されている。負の傾きをもつ直線が4点すべてを通る。直線の両端に、図の端を指す矢印がある。直線には方程式3x + 2y = 6のラベルが付いている。
Figure 4.6図 4.6
Every point on the line is a solution of the equation. Also, every solution of this equation is a point on this line. Points not on the line are not solutions.
英語のヒント
直線上のすべての点は、方程式の解である。また、この方程式のすべての解は、この直線上の点になる。直線上にない点は、解ではない。
Notice that the point whose coordinates are (−2,6) is on the line shown in Figure 4.7. If you substitute x=−2 and y=6 into the equation, you find that it is a solution to the equation.
英語のヒント
座標が(−2,6)の点は、図4.7の直線上にある。x=−2とy=6を方程式に代入すると、解であることが分かる。
xy座標平面に直線と2点がある図。x軸とy軸は、それぞれ−7から7まである。2点が印で示され、「(−2, 6)」「(4, 1)」という座標のラベルが付いている。直線は(−2, 6)を通るが、(4, 1)は通らない。
Figure 4.7図 4.7
順序対(−2, 6)が方程式3x+2y=6の解かどうかを、順に式で確かめる図。第1行には「(−2, 6)を試す」とあり、−2は青、6は赤で書かれている。第2行には2変数の方程式3x+2y=6がある。第3行では順序対を代入して3(−2)+2(6)=6としており、第1成分の−2は青、第2成分の6は赤で示されている。第4行は簡単にした−6+12=6、第5行はさらに簡単にした6=6である。最後の式にはチェックマークがあり、等式が正しく、(−2, 6)が3x+2y=6の解であることを示す。
So the point (−2,6) is a solution to the equation 3x+2y=6. (The phrase “the point whose coordinates are (−2,6)” is often shortened to “the point (−2,6).”)
英語のヒント
したがって、点(−2,6)は方程式3x+2y=6の解である。「座標が(−2,6)の点」という表現は、しばしば「点(−2,6)」と短く言う。
順序対(4, 1)が方程式3x+2y=6の解かどうかを、順に式で確かめる図。第1行には「(4, 1)はどうか」とあり、4は青、1は赤で書かれている。第2行には2変数の方程式3x+2y=6がある。第3行では順序対を代入して3(4)+2(1)=6としており、第1成分の4は青、第2成分の1は赤で示されている。第4行は簡単にした12+2=6である。等号の上に疑問符があり、まだ等式の真偽が分からないことを示す。第5行はさらに簡単にした14≠6である。2つの数の間には、等号を斜線で横切った形の「等しくない」という記号がある。
So (4,1) is not a solution to the equation 3x+2y=6. Therefore, the point (4,1) is not on the line. See Figure 4.6. This is an example of the saying, “A picture is worth a thousand words.” The line shows you all the solutions to the equation. Every point on the line is a solution of the equation. And, every solution of this equation is on this line. This line is called the graph of the equation 3x+2y=6.
英語のヒント
したがって、(4,1)は方程式3x+2y=6の解ではない。そのため、点(4,1)は直線上にない。図4.6を参照する。これは「1枚の絵は千の言葉に値する」ということわざの一例である。直線は方程式のすべての解を示す。直線上のすべての点が方程式の解であり、この方程式のすべての解がこの直線上にある。この直線を、方程式3x+2y=6のグラフという。
Example 4.10例題 4.10
The graph of y=2x−3 is shown.
英語のヒント
y=2x−3のグラフを示す。
xy座標平面に直線がある。x軸は− 7から7まである。y軸は− 7から7まである。直線は正の傾きをもち、y軸上の(0, − 3)を通る。直線には方程式y = 2x − 3のラベルが付いている。
For each ordered pair, decide:
英語のヒント
各順序対について、次のことを判定する:
ⓐ Is the ordered pair a solution to the equation?
ⓑ Is the point on the line?
英語のヒント
ⓐ 方程式の解であるか。ⓑ 点が直線上にあるか。
A (0,−3) B (3,3) C (2,−3) D (−1,−5)

Solution解答

Substitute the x- and y- values into the equation to check if the ordered pair is a solution to the equation.
英語のヒント
xとyの値を方程式に代入して、順序対が解かどうかを確かめる。
  1. ⓐ
    順序対(0, −3)、(3, 3)、(2, −3)、(−1, −5)が方程式y=2x−3の解かどうかを、順に式で確かめる図。第1行にはA:(0, −3)、B:(3, 3)、C:(2, −3)、D:(−1, −5)とある。第1成分は青、第2成分は赤で書かれている。第2行には2変数の方程式y=2x−3がある。第3行では4つの順序対を代入し、4つの式を作る。1つ目は−3=2(0)−3で、0が青、左辺の−3が赤。2つ目は3=2(3)−3で、括弧内の3が青、左辺の3が赤。3つ目は−3=2(2)−3で、括弧内の2が青、左辺の−3が赤。4つ目は−5=2(−1)−3で、括弧内の−1が青、−5が赤である。等式の真偽がまだ分からないことを示すため、すべての等号の上に疑問符がある。第4行には簡単にした4つの式がある。1つ目は−3=−3でチェックマークがあり、(0, −3)が解であることを示す。2つ目は3=3でチェックマークがあり、(3, 3)が解であることを示す。3つ目は−3≠1で、(2, −3)が解ではないことを示す。4つ目は−5=−5でチェックマークがあり、(−1, −5)が解であることを示す。
  2. ⓑ Plot the points A (0,3), B (3,3), C (2,−3), and D (−1,−5).
    英語のヒント
    ⓑ 点A (0,3)、B (3,3)、C (2,−3)、D (−1,−5)をとる。
    xy座標平面に直線と4点がある図。x軸とy軸は、それぞれ−7から7まである。2点が印で示され、(−1, −5)、(0, −3)、(2, −3)、(3, 3)という座標のラベルが付いている。y=2x−3とラベルの付いた直線は、(−1, −5)、(0, −3)、(3, 3)の3点を通るが、(2, −3)は通らない。
The points (0,3), (3,3), and (−1,−5) are on the line y=2x−3, and the point (2,−3) is not on the line.
英語のヒント
点(0,3)、(3,3)、(−1,−5)は直線y=2x−3上にあるが、点(2,−3)は直線上にない。
The points that are solutions to y=2x−3 are on the line, but the point that is not a solution is not on the line.
英語のヒント
y=2x−3の解となる点は直線上にあるが、解でない点は直線上にない。
Try It (2)確認問題(2題)

Graph a Linear Equation by Plotting Points点を取って一次方程式のグラフを描く

There are several methods that can be used to graph a linear equation. The method we used to graph 3x+2y=6 is called plotting points, or the Point–Plotting Method.
英語のヒント
一次方程式のグラフを描く方法はいくつかある。3x+2y=6のグラフを描くために使った方法を、点をとる方法、または点描法という。
Example 4.11例題 4.11

How To Graph an Equation By Plotting Points点をとって方程式のグラフを描く方法

Graph the equation y=2x+1 by plotting points.
英語のヒント
点をとって、方程式y=2x+1のグラフを描く。

Solution解答

方程式y=2x−1を例に、方程式から直線のグラフを描く3つの手順を示す図。手順1は「方程式の解になる座標をもつ点を3つ求める。解を表にまとめる」である。「xやyには好きな値を選べる。この場合、左辺がyだけなので、xの値を選ぶほうが簡単である」と説明されている。例題の手順1の計算が、縦に並ぶ式で示される。上から、y=2x+1、x=0(0は青)、y=2x+1、y=2(0)+1(0は青)、y=0+1、y=1、x=1(1は青)、y=2x+1、y=2(1)+1(1は青)、y=2+1、y=3、x=−2(−2は青)、y=2x+1、y=2(−2)+1(−2は青)、y=−4+1、y=−3である。結果は5行3列の表にまとめられている。第1行はy=2x+1という表題、第2行は列見出しで、第1列は「x」、第2列は「y」、第3列は「(x, y)」。第1列の値は0、1、−2、第2列は1、3、−3、第3列は順序対(0, 1)、(1, 3)、(−2, −3)である。
手順2は「直交座標系に点をとる。点が一直線上に並ぶことを確かめる。並ばなければ、計算を注意深く確認する」である。例の点は(0, 1)、(1, 3)、(−2, −3)。グラフにはxy座標平面上の3点が示される。x軸とy軸は、それぞれ−7から7まである。3点(0, 1)、(1, 3)、(−2, −3)が印で示されている。「点は一直線上に並ぶか」という問いに続き、「はい、並ぶ」と答えがある。
手順3は「3点を通る直線を描く。格子全体に直線を延ばし、両端に矢印を付ける」である。グラフにはxy座標平面で3点を通る直線が描かれている。x軸とy軸は、それぞれ−7から7まである。3点(0, 1)、(1, 3)、(−2, −3)が印で示され、1本の直線がすべてを通る。両端には図の端を指す矢印がある。直線にはy=2x+1とラベルが付いている。グラフの隣には「この直線はy=2x+1のグラフである」とある。
Try It (2)確認問題(2題)
The steps to take when graphing a linear equation by plotting points are summarized below.
英語のヒント
点をとって一次方程式のグラフを描く手順を、以下にまとめる。
It is true that it only takes two points to determine a line, but it is a good habit to use three points. If you only plot two points and one of them is incorrect, you can still draw a line but it will not represent the solutions to the equation. It will be the wrong line.
英語のヒント
直線を決めるには2点で十分だが、3点を使う習慣を付けるとよい。2点だけをとって片方が間違っていても直線は描けるが、それは方程式の解を表さない。間違った直線になってしまう。
If you use three points, and one is incorrect, the points will not line up. This tells you something is wrong and you need to check your work. Look at the difference between part (a) and part (b) in Figure 4.8.
英語のヒント
3点を使えば、1点が間違っていると一直線上に並ばない。どこかに間違いがあり、計算を確認する必要があると分かる。図4.8の(a)と(b)の違いを見てみよう。
図aには3点と、それらを通る直線がある。図bには、同じ直線上にはない3点がある。
Figure 4.8図 4.8
Let’s do another example. This time, we’ll show the last two steps all on one grid.
英語のヒント
もう1つ例題を見てみよう。今度は最後の2つの手順を、1枚の格子上にまとめて示す。
Example 4.12例題 4.12
Graph the equation y=−3x.
英語のヒント
方程式y=−3xのグラフを描く。
Solution解答

Solution解答

Find three points that are solutions to the equation. Here, again, it’s easier to choose values for x. Do you see why?
英語のヒント
方程式の解となる点を3つ求める。ここでもxの値を選ぶほうが簡単である。なぜか分かるだろうか。
方程式y=−3xから順序対を求める、3組の式を示す図。第1組は、x=0(0は青)、y=−3x、y=−3(0)(0は青)、y=0。第2組は、x=1(1は青)、y=−3x、y=−3(1)(1は青)、y=−3。第3組は、x=−2(−2は青)、y=−3x、y=−3(−2)(−2は青)、y=6である。
We list the points in Table 4.12.
英語のヒント
点を表4.12にまとめる。
y=−3x
x
y
(x,y)
0
0
(0,0)
1
−3
(1,−3)
−2
6
(−2,6)
Table 4.12表 4.12
Plot the points, check that they line up, and draw the line.
英語のヒント
点をとり、一直線上に並ぶことを確かめて、直線を描く。
xy座標平面で3点を通る直線が描かれている。x軸は− 7から7まである。y軸は− 7から7まである。3個の点(− 2, 6)、(0, 0)、(1, − 3)が印で示されている。各点に順序対のラベルが付いている。3点すべてを1本の直線が通る。直線の両端に、図の外側を指す矢印がある。直線には方程式y = − 3xのラベルが付いている。
Try It (2)確認問題(2題)
When an equation includes a fraction as the coefficient of x, we can still substitute any numbers for x. But the math is easier if we make ‘good’ choices for the values of x. This way we will avoid fraction answers, which are hard to graph precisely.
英語のヒント
方程式でxの係数が分数でも、xには好きな数を代入できる。ただし、xの値をうまく選ぶと計算が簡単になる。こうすれば、正確にグラフにとりにくい分数の答えを避けられる。
Example 4.13例題 4.13
Graph the equation y=12x+3.
英語のヒント
方程式y=12x+3のグラフを描く。

Solution解答

Find three points that are solutions to the equation. Since this equation has the fraction 12 as a coefficient of x, we will choose values of x carefully. We will use zero as one choice and multiples of 2 for the other choices. Why are multiples of 2 a good choice for values of x?
英語のヒント
方程式の解となる点を3つ求める。この方程式ではxの係数が分数12なので、xの値を注意して選ぶ。1つは0にし、ほかは2の倍数にする。xの値として2の倍数がよいのはなぜだろうか。
方程式y=(1/2)x+3から順序対を求める、3組の式を示す図。第1組は、x=0(0は青)、y=(1/2)x+3、y=(1/2)(0)+3(0は青)、y=0+3、y=3。第2組は、x=2(2は青)、y=(1/2)x+3、y=(1/2)(2)+3(2は青)、y=1+3、y=4。第3組は、x=4(4は青)、y=(1/2)x+3、y=(1/2)(4)+3(4は青)、y=2+3、y=5である。
The points are shown in Table 4.13.
英語のヒント
点を表4.13に示す。
y=12x+3
x
y
(x,y)
0
3
(0,3)
2
4
(2,4)
4
5
(4,5)
Table 4.13表 4.13
Plot the points, check that they line up, and draw the line.
英語のヒント
点をとり、一直線上に並ぶことを確かめて、直線を描く。
xy座標平面で3点を通る直線が描かれている。x軸は− 7から7まである。y軸は− 7から7まである。3個の点(0, 3)、(2, 4)、(4, 5)が印で示されている。各点に順序対のラベルが付いている。3点すべてを1本の直線が通る。直線の両端に、図の外側を指す矢印がある。直線には方程式y = (1/2)x + 3のラベルが付いている。
Try It (2)確認問題(2題)
So far, all the equations we graphed had y given in terms of x. Now we’ll graph an equation with x and y on the same side. Let’s see what happens in the equation 2x+y=3. If y=0 what is the value of x?
英語のヒント
ここまで描いた方程式のグラフでは、すべてyがxを使って表されていた。今度はxとyが同じ辺にある方程式のグラフを描く。方程式2x+y=3ではどうなるかを見てみよう。y=0なら、xの値はいくつか。
方程式2x+y=3から順序対を求める、一連の式を示す図。最初の式はy=0で、0は赤。第2の式は2変数の方程式2x+y=3。第3の式は変数が1つの2x+0=3で、0は赤。第4の式は2x=3、第5の式はx=3/2。最後の行は順序対(3/2, 0)である。
This point has a fraction for the x- coordinate and, while we could graph this point, it is hard to be precise graphing fractions. Remember in the example y=12x+3, we carefully chose values for x so as not to graph fractions at all. If we solve the equation 2x+y=3 for y, it will be easier to find three solutions to the equation.
英語のヒント
この点のx座標は分数であり、グラフにとることはできるが、分数を正確にとるのは難しい。y=12x+3の例では、分数をとらずに済むようにxの値を注意して選んだ。方程式2x+y=3をyについて解けば、3つの解を求めやすくなる。
2x+y=3y=−2x+3
The solutions for x=0, x=1, and x=−1 are shown in the Table 4.14. The graph is shown in Figure 4.9.
英語のヒント
x=0、x=1、x=−1のときの解を表4.14に示す。グラフを図4.9に示す。
2x+y=3
x
y
(x,y)
0
3
(0,3)
1
1
(1,1)
−1
5
(−1,5)
Table 4.14表 4.14
xy座標平面で3点を通る直線が描かれている。x軸は− 7から7まである。y軸は− 7から7まである。3個の点(− 1, 5)、(0, 3)、(1, 1)が印で示されている。各点に順序対のラベルが付いている。3点すべてを1本の直線が通る。直線の両端に、図の外側を指す矢印がある。直線には方程式2x + y = 3のラベルが付いている。
Figure 4.9図 4.9
Can you locate the point (32,0), which we found by letting y=0, on the line?
英語のヒント
y=0として求めた点(32,0)を、直線上で見つけられるだろうか。
Example 4.14例題 4.14
Graph the equation 3x+y=−1.
英語のヒント
方程式3x+y=−1のグラフを描く。

Solution解答

Find three points that are solutions to the equation.
方程式の解となる点を3つ求める。
3x+y=−1
First, solve the equation for y.
まず、方程式をyについて解く。
y=−3x−1
Table 4.15表 4.15
We’ll let x be 0, 1, and −1 to find 3 points. The ordered pairs are shown in Table 4.16. Plot the points, check that they line up, and draw the line. See Figure 4.10.
英語のヒント
xを0、1、−1として3点を求める。順序対を表4.16に示す。点をとり、一直線上に並ぶことを確かめて、直線を描く。図4.10を参照する。
3x+y=−1
x
y
(x,y)
0
−1
(0,−1)
1
−4
(1,−4)
−1
2
(−1,2)
Table 4.16表 4.16
xy座標平面で3点を通る直線が描かれている。x軸は− 7から7まである。y軸は− 7から7まである。3個の点(− 1, 2)、(0, − 1)、(1, − 4)が印で示されている。各点に順序対のラベルが付いている。3点すべてを1本の直線が通る。直線の両端に、図の外側を指す矢印がある。直線には方程式3x + y = − 1のラベルが付いている。
Figure 4.10図 4.10
Try It (2)確認問題(2題)
If you can choose any three points to graph a line, how will you know if your graph matches the one shown in the answers in the book? If the points where the graphs cross the x- and y-axes are the same, the graphs match!
英語のヒント
グラフを描くのに好きな3点を選べるなら、描いたグラフが本の解答のものと一致するか、どうやって確かめるのだろうか。x軸とy軸を横切る点がそれぞれ同じなら、グラフは一致する。
The equation in Example 4.14 was written in standard form, with both x and y on the same side. We solved that equation for y in just one step. But for other equations in standard form it is not that easy to solve for y, so we will leave them in standard form. We can still find a first point to plot by letting x=0 and solving for y. We can plot a second point by letting y=0 and then solving for x. Then we will plot a third point by using some other value for x or y.
英語のヒント
例題4.14の方程式は、xとyが同じ辺にある標準形だった。この方程式は、1つの手順でyについて解けた。しかし、標準形の方程式の中には、yについて簡単には解けないものもあるので、標準形のままにしておく。それでも、x=0としてyについて解けば、最初の点を求められる。2つ目はy=0としてxについて解いて求める。その後、xまたはyの別の値を使って3つ目の点をとる。
Example 4.15例題 4.15
Graph the equation 2x−3y=6.
英語のヒント
方程式2x−3y=6のグラフを描く。

Solution解答

Find three points that are solutions to the equation.
方程式の解となる点を3つ求める。
2x−3y=6
First, let x=0.
まずx=0とおく。
2(0)−3y=6
Solve for y.
yについて解く。
−3y=6 y=−2
Now let y=0.
今度はy=0とおく。
2x−3(0)=6
Solve for x.
xについて解く。
2x=6 x=3
We need a third point. Remember, we can choose any value for x or y. We'll let x=6.
3つ目の点が必要である。xやyには好きな値を選べる。x=6としよう。
2(6)−3y=6
Solve for y.
yについて解く。
12−3y=6 −3y=−6 y=2
Table 4.17表 4.17
We list the ordered pairs in Table 4.18. Plot the points, check that they line up, and draw the line. See Figure 4.11.
英語のヒント
順序対を表4.18に示す。点をとり、一直線上に並ぶことを確かめて、直線を描く。図4.11を参照する。
2x−3y=6
x
y
(x,y)
0
−2
(0,−2)
3
0
(3,0)
6
2
(6,2)
Table 4.18表 4.18
xy座標平面で3点を通る直線が描かれている。x軸は− 7から7まである。y軸は− 7から7まである。3個の点(0, − 2)、(3, 0)、(6, 2)が印で示されている。各点に順序対のラベルが付いている。3点すべてを1本の直線が通る。直線の両端に、図の外側を指す矢印がある。直線には方程式2x − 3y = 6のラベルが付いている。
Figure 4.11図 4.11
Try It (2)確認問題(2題)