一次関数で考える二人のすれ違い
学校から駅までのまっすぐな道は1200mある。Aさんは8時ちょうどに学校を出発し、分速60mで駅に向かって歩いた。Bさんは8時5分に駅を出発し、同じ道を分速90mで学校に向かって歩いた。二人は途中ですれ違う予定である。Aさんは「すれ違う時刻をx分後として式を立てればよい」と考え、Bさんは「自分は5分遅れて出発するから、歩いた時間はx-5分だ」と確認した。また、二人の距離が300mになった時刻を、すれ違う前と後でそれぞれ求めたい。ただし、二人は一定の速さで歩き、途中で止まったり道をそれたりしないものとする。学校の位置を0m、駅の位置を1200mとし、Aさんの位置は出発からの時間x分を使って表す。先生は、距離の式をグラフにしたときの交点と、絶対値を含む方程式の両方で説明するよう求めた。xの変域は、Aさんが駅に着くまでとし、Bさんが学校に着いた後も二人の位置関係を考える。この単元では、一次関数の交点が連立方程式の解と一致することを確認している。教室では、速さの単位を分速にそろえ、xの値が整数でなくても時刻を分で答える練習をした。また、すれ違う前はAの位置がBより小さく、すれ違った後は大きくなることを確認する。
1. Aさん、Bさんの位置を、8時からx分後の関数として表し、変域も書きなさい。
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学校を0m、駅を1200mとする。Aさんはy=60x(0≤x≤20)。Bさんは8時5分まで駅にいるので、0≤x≤5ではy=1200。5≤xでは駅から学校向きに90m/分なので、y=1200-90(x-5)=1650-90x。Bさんが学校に着くのは1200/90=13分20秒後で、x=5+40/3=55/3。よって5≤x≤55/3ではy=1650-90x、55/3≤x≤20ではy=0。
2. 二人がすれ違う時刻と、すれ違う地点の学校からの距離を求めなさい。
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すれ違うのは5≤x≤55/3の範囲で、60x=1650-90x。150x=1650よりx=11。8時11分である。距離は60×11=660m。Bさんでも1200-90×(11-5)=1200-540=660mとなり一致する。
3. 二人の距離が300mになる時刻を、すれ違う前と後でそれぞれ求めなさい。
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二人の距離は|60x-(1650-90x)|=|150x-1650|。これが300だから|150x-1650|=300。150x-1650=300ならx=13、150x-1650=-300ならx=9。どちらも5≤x≤55/3に入る。よって8時9分(すれ違う前)と8時13分(すれ違う後)。確認すると、x=9ではA=540m、B=840mで300m。x=13ではA=780m、B=480mで300mである。