高校以前の数学

1. 小学校算数:分数の基礎

(1) 分数とは

分数 \(\frac{a}{b}\) は「1 whole(全体)を b 等分したうちの a 個分」。 例:\(\frac{3}{4}\) は「4等分したうちの3つ分」。

(2) 約分・通分

(3) 分数の加法・減法(通分が必要)

\[ \frac{a}{b} + \frac{c}{d} = \frac{ad + bc}{bd} \]

2. 分数の掛け算・割り算:意味と理由

(1) 分数の掛け算

\[ \frac{a}{b} \times \frac{c}{d} = \frac{ac}{bd} \] 「○倍する」という意味で理解できる。

(2) 分数の割り算:なぜ“ひっくり返す”のか?

例:\(\frac{2}{3} \div \frac{3}{4}\) 割り算とは **「÷(割る数)」を“何倍すると元の数になるか”を求める操作**。 つまり \[ \frac{2}{3} = \frac{3}{4} \times ? \] を満たす「?」を求めている。 この「?」は \[ ? = \frac{2}{3} \times \frac{4}{3} \] なので \[ \frac{2}{3} \div \frac{3}{4} = \frac{2}{3} \times \frac{4}{3} = \frac{8}{9} \] **割り算の逆操作が掛け算**、 **割る数の逆数(ひっくり返した数)を掛ければよい**、という理由による。

(3) 割り算は「何個分?」を問う操作

例: \[ 12 \div \frac{1}{2} = 24 \] は「1/2が12の中に何個はいる?」と考える。 → これは小→中の橋渡しで必須の理解。

3. 中学校数学:比例・式・方程式・一次関数

(1) 比例・反比例

・比例:\(y = kx\) ・反比例:\(y = \frac{k}{x}\)

(2) 一次方程式

\[ ax + b = c \Rightarrow x = \frac{c-b}{a} \]

(3) 一次関数(中2・中3)

一次関数: \[ y = ax + b \] 傾き \(a\) ・切片 \(b\) の意味を学ぶ。

(4) 変化の割合(傾き)

\[ a = \frac{\Delta y}{\Delta x} \] グラフ・関数の理解の大前提。

4. 中学校数学:平面図形の性質

(1) 基本の図形

(2) 面積の基本公式

5. 中学校数学:空間図形・ねじれの位置

(1) ねじれの位置

2直線が 1) 交わらない 2) 平行でもない 3) 同一平面上にない とき、これを「ねじれの位置」という。

(2) 平面と平面/直線と平面の位置関係

(3) 投影図・展開図

立体を平面に写した図(投影図) 立体を切り開いた図(展開図) → 空間図形の理解に必須。

6. 立体図形:体積・表面積

(1) 柱体の体積

\[ \text{体積} = 底面積 \times 高さ \] (角柱・円柱)

(2) 錐体の体積(角錐・円錐)

\[ \text{体積} = \frac{1}{3} \times 底面積 \times 高さ \] → **柱体の1/3** になる理由は、切断の観察に基づく中学教材の定番。

(3) 球の公式(中3)

7. 三平方の定理(ピタゴラスの定理)

(1) 定理

直角三角形で \[ a^2 + b^2 = c^2 \] が成り立つ(c は斜辺)。

(2) 逆も成り立つ

\[ a^2 + b^2 = c^2 \Rightarrow \text{直角三角形} \]

(3) 立体図形への応用例

8. よくあるつまづき・典型問題

参考URL

 

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