数学 Chips 02

比について [math]a:b=ma:mb[/math] が成り立つことを数学 Chips 01 で確認しました。そして,[math]ma:mb[/math] で [math]m=\cfrac{1}{b}[/math] とすれば

[math]\cfrac{a}{b}:1[/math]

となり,[math]\cfrac{a}{b}[/math] が [math]a:b[/math] の比の値になることも説明しました。

今回は,この [math]α:1[/math] の形の比を利用した,量の比較をいくつか考えてみましょう。

 まず,氷上をスケーターがまっすぐに滑っていくところを想像してください。ここで,氷の川が直線上にずっと続いていて,スケーターは川の走りに沿って曲がることなく真っ直ぐに滑っています。しかも,滑り出す直前に背中を押してもらい,その後は惰性で,力を入れることなく,風もまったくない状態で滑っていくことを考えます。
このような場合,スケーターが滑った時間と滑った距離の間には,滑った時間が 2 倍になれば滑った距離が 2 倍になり,滑った時間が 3 倍になれば滑った距離が 3 倍に,・・・というような関係があります。
このときは

(滑った距離):(滑った時間)

という比を考えることができます。
なぜなら,滑った距離を [math]m[/math] 倍したとき,滑った時間も [math]m[/math] 倍され,その比の値が変わらないからです。(この比の値がいろいろ変わるようであれば,比を考えてもそれほど意味がありません。)

いま,[math]2[/math] 秒間滑ったとき滑った距離が [math]18[/math] [math]\mathrm{m}[/math] だったとしましょう。 このとき比は

[math]18:2[/math]

です。もちろんこの比は [math]72:8[/math] としたり,[math]180:20[/math] とすることができます。そして,[math]\cfrac{18}{2}:\cfrac{2}{2}[/math] すなわち [math]9:1[/math] とすると比の値が [math]9[/math] であると考えられます。
これを滑った時間と距離の関係としてみれば,[math]1[/math] 秒で [math]9[/math] [math]\mathrm{m}[/math] 進むということになります。
ところで,ある量を [math]1[/math] とした場合,その量を単位量といいます。したがって,単位量 [math]1[/math] 秒あたりの移動距離は [math]9[/math] [math]\mathrm{m}[/math] であるといえます。そして,これが速さといわれるものなのです。言い替えれば,

(移動距離):(移動にかかった時間)

において,比の値は速さになるのです。

それでは,次の問題を考えてみましょう。
けんじさんは [math]50[/math] [math]\mathrm{m}[/math] を [math]10[/math] 秒で走りました。まなみさんは [math]90[/math] [math]\mathrm{m}[/math] を [math]15[/math] 秒で走りました。けんじさんとまなみさんはどちらが速く走っているでしょうか。

この問題では,単純に走った距離を比べても意味がありません。2 人の走った距離はその走った時間が違うのですから。そこで

(移動距離):(移動にかかった時間 )

の比の値,すなわち単位時間あたりの移動距離である速さを考えるわけです。
 けんじくんは [math]50:10[/math] より [math]5:1[/math]
 まなみさんは [math]90:15[/math] より [math]6:1[/math]
よって,けんじくんは [math]1[/math] 秒間に [math]5[/math] [math]\mathrm{m}[/math] 走り,まなみさんは [math]1[/math] 秒間に [math]6[/math] [math]\mathrm{m}[/math] 走っているので,まなみさんがけんじくんより速く走っていることがわかります。

 このように,比の値が一定の 2 つの量の間の関係を比例関係といい,この関係があるときは単位量あたりの大小を考えることで,上の問題と同様にいろいろな量を比較することができます。

次のような問題を考えてみましょう。
鉄管 A は [math]5[/math] [math]\mathrm{m}[/math] で [math]185[/math] [math]\mathrm{kg}[/math] であり,鉄管 B は [math]7[/math] [math]\mathrm{m}[/math] で [math]203[/math] [math]\mathrm{kg}[/math] です。同じ長さで考えた場合,重いのは A,B どちらの管でしょうか。

普通,鉄管はその長さと重さは比例関係にあると考えられます。すなわち,鉄管の長さが 2 倍になれば重さも 2 倍になり,長さが 3 倍になれば重さも 3 倍になるという具合です。とすると

(鉄管の重さ):(鉄管の長さ)

という比を考え,その比の値を考えることができそうです。
 鉄管 A では [math]185:5[/math] より [math]37:1[/math]
 鉄管 B では [math]203:7[/math] より [math]29:1[/math]
なので,[math]1[/math] [math]\mathrm{m}[/math] あたりの重さは A が [math]37[/math] [math]\mathrm{kg}[/math] で B が [math]29[/math] [math]\mathrm{kg}[/math] となり A の方が重くなります。すなわち,A,B が同じ長さの場合 A が重いといえるのです。


コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です