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ダイヤグラムとは? 速さのグラフの読み方と教え方
ダイヤグラムは、人や乗り物が「いつ、どこにいるか」を1枚のグラフに表したものです。 横に時間、たてに道のりをとって、動いた様子を線でかきます。2人の線をいっしょにかくと、どこで出会うか、いつ追いつくかが、線の交わるところとして目に見えます。
このページの上にあるシミュレーターでは、1分ずつ時間を進めながら、兄と弟の線がのびていく様子と、2人の線が交わるところを確かめられます。 この記事では、保護者の方向けに、ダイヤグラムの読み方と、家で教えるときのポイントをまとめました。
ダイヤグラムとは
ダイヤグラムでは、グラフの次のところを読みます。
| グラフのところ | 表しているもの |
|---|---|
| 横(横の軸) | 時間(このページでは、兄が家を出てからの分) |
| たて(たての軸) | 家からの道のり(m) |
| 線が始まるところ | 出発した時刻と場所 |
| 線のかたむき | 速さ(急なほど速い) |
| 2人の線が交わるところ | 同じ時刻に同じ場所にいる=出会う・追いつく |
いちばん大事なのは、線のかたむきが速さだということです。同じ時間でたくさん進むほど、線は急になります。 また、2人の線の「たての間の長さ」は、その時刻の2人の間の道のりです。これが0になるところが、線が交わるところです。
ダイヤグラムは、新しい解き方というより、旅人算の考え(速さの和・差)をグラフで見るための道具と考えると、つながりが分かりやすくなります。
例題1:グラフから速さを読み取る
兄が家から歩いた様子をグラフにすると、兄の線は、12分のところで720mの高さを通りました。兄の速さは分速何mですか。
- 線の上の点を読む:横が12分、たてが720m。兄は12分で720m進んだ
- 速さを求める:速さ = 道のり ÷ 時間 なので、720 ÷ 12 = 60。分速60m
- 検算する:分速60mで12分歩くと 60 × 12 = 720m。点の高さと合う
グラフから速さを読むときは、線の上の「読みやすい点」(目もりにぴったり乗っている点)を1つ選び、その点の道のりを時間で割ります。
同じ読み方で、あとから出発した人の出発した時刻も読めます。たとえば、分速120mの弟の線が8分のところで480mの高さを通っていれば、弟が歩いたのは 480 ÷ 120 = 4分なので、出発したのは 8 − 4 = 4分、つまり兄が出発してから4分後です(例題2と同じ場面です)。線が横の軸から始まるところの目もりを読んでも、同じ4分になります。
例題2:あとから出発して追いつく
兄は分速60mで家を出ました。その4分後に、弟が分速120mで同じ道を追いかけました。弟は出発してから何分後に兄に追いつきますか。また、それは家から何mのところですか。
- 弟が出発した時の差を出す:弟が出発した4分の時点で、兄はもう 60 × 4 = 240m 進んでいる
- 1分に縮む差を出す:同じ向きに進むので、1分に 120 − 60 = 60m ずつ差が縮む
- 追いつく時間を求める:240 ÷ 60 = 4。弟が出発してから4分後
- 追いつく地点を求める:弟は分速120mで4分進むので、120 × 4 = 480。家から480mのところ
- 検算する:兄は家を出てから 4 + 4 = 8分歩いているので、60 × 8 = 480m。弟と同じ地点
グラフでは、まず弟が出発した時刻(4分)にたての線を引きます。そのたての線と兄の線が交わる高さ(240m)が、弟が出発した時の2人の差(先行分)です。 弟の線は兄の線より急なので、2人の線のたての間はだんだん短くなり、やがて交わります。交わるところの横の目もりは8分ですが、これは「兄が出発してから」の時間です。弟が出発してからの時間は、8 − 4 = 4分です。
ページ上部のシミュレーターの「たいけん」のタブで「追いつき」を選んで1分ずつ進めると、2人の線がのびていき、たての間の長さ(2人の差)が縮んでいく様子を見られます。
例題3:反対側から出発して出会う
家と駅は1500mはなれています。兄は分速60mで家から駅へ、弟は分速90mで駅から家へ向かいます。弟は、兄が出発してから5分後に出発しました。2人が出会うのは、弟が出発してから何分後ですか。また、それは家から何mのところですか。
- 弟が出発した時の残りの道のりを出す:兄は5分で 60 × 5 = 300m 進んでいるので、2人の間は 1500 − 300 = 1200m
- 1分に縮む道のりを出す:向かい合って進むので、1分に 60 + 90 = 150m ずつ縮む
- 出会う時間を求める:1200 ÷ 150 = 8。弟が出発してから8分後
- 出会う地点を求める:兄は 5 + 8 = 13分歩いているので、60 × 13 = 780。家から780mのところ
- 検算する:弟は 90 × 8 = 720m 進んだので、家からは 1500 − 720 = 780m。兄と同じ地点
出会いのグラフでは、弟の線は駅(1500mの高さ)から始まって、右下へ下がっていきます。家に近づくほど、家からの道のりが減るからです。 追いつきと同じく、弟が出発した時刻にたての線を引くと、そのたての線のうち兄の線から上の部分が、2人の間の残りの道のりになります。
旅人算・通過算・流水算・時計算とのつながり
ダイヤグラムで使う「1分に縮む道のり」は、旅人算の考えそのものです。 向かい合って進むときは速さの和、同じ向きに進むときは速さの差で縮みます。旅人算で解けた問題を、グラフにかいて確かめると、「なぜ和なのか、なぜ差なのか」が線の間の長さとして見えてきます。
ほかの速さの単元も、同じグラフで考えられます。
- 通過算:電車の先頭(または最後尾)の1点の動きを線にすると、同じ「道のり = 速さ × 時間」のグラフになります
- 流水算:上りと下りでは速さがちがうので、線のかたむきがちがいます
- 時計算:たてを道のりではなく針の角度にすると、長針が短針に追いつくところが、2本の線の交わるところになります
まずは旅人算で式を立てて答えを出し、そのあとでグラフをかいて、交わるところが答えと合うかを確かめる、という使い方がおすすめです。
子どもがつまずきやすいポイント
1. 追いつきなのに、速さの和で割る
例題2で、240 ÷(120 + 60)= 240 ÷ 180 としてしまうまちがいです。割り切れないので、おかしいと気づくきっかけにはなります。 同じ向きに進むときは、1分に縮むのは速さの差です。グラフで、2本の線のたての間が1分に何m縮むかを指でたどると、差であることが見えます。
2. 「弟が出発してから」と「兄が出発してから」の時間を取りちがえる
例題2で、グラフの交わるところの横の目もりを読んで「8分」と答えてしまうまちがいです。 グラフの横の軸は兄が出発してからの時間なので、弟が出発してからの時間は 8 − 4 = 4分です。問題が「だれが出発してから」をたずねているかに、線を引くくせをつけましょう。
3. 出会いで、先に出発した分を引き忘れる
例題3で、1500 ÷ 150 = 10分 としてしまうまちがいです。弟が出発する前の5分間に、兄はもう300m進んでいます。 グラフでは、弟が出発した時刻にたての線を引くと、残りの道のりが1500mではなく1200mだと分かります。
4. 答えを確かめない
答えが出たら、2人それぞれの「速さ × 時間」で、同じ地点になるかを確かめます。 例題2なら、弟は 120 × 4 = 480m、兄は 60 × 8 = 480m。グラフの線が同じ点を通ることを、数でも確かめるのが検算です。
家での教え方
方眼紙に1分ずつ点を打つ
最初は、式より先に、方眼紙に1分ずつ点を打って線をかきます。 例題2なら、兄は1分に60mずつ、弟は4分から1分に120mずつ点を打ちます。点をつなぐと線になり、急な線ほど速いことが、自分の手で確かめられます。
1分ごとの表で、差が縮むことに気づかせる
例題2の2人の道のりを、1分ごとに表にすると、差が60mずつ縮む規則が見えてきます。
| 兄が出発してから | 兄の道のり | 弟の道のり | 2人の差 |
|---|---|---|---|
| 4分 | 240m | 0m | 240m |
| 5分 | 300m | 120m | 180m |
| 6分 | 360m | 240m | 120m |
| 7分 | 420m | 360m | 60m |
| 8分 | 480m | 480m | 0m |
表の1行が、グラフのたての線1本にあたります。差の列が0になる行が、グラフの線が交わるところです。
シミュレーターで線の交わりを見る
シミュレーターの「たいけん」では、1分ずつ進めるたびに、グラフの線と、道の上の2人の位置が同時に動きます。 「グラフの線の高さ」と「道の上の位置」が同じものだと分かると、グラフを読む力がつきます。「ときかた」では、弟が出発した時刻にたての線を引くところから、順に確かめられます。
この記事とシミュレーターで扱わないこと
この記事とシミュレーターでは、2人が一定の速さで1回だけ出会う・追いつく場面にしぼっています。次のような形も、読み方は同じです。
- 往復:折り返すと、線は向きを変えて下がっていきます。線が交わるところが出会うところなのは同じです
- 途中で休む:休んでいる間は道のりが変わらないので、線は横ばい(水平)になります
- 3人以上:線が3本以上になっても、2本ずつ交わるところを見れば同じです
- 時速・秒速のグラフ:時間と道のりの単位を先にそろえてから、かたむき(速さ)を読みます
まとめ
- ダイヤグラムは、横が時間、たてが道のりのグラフ。線のかたむきが速さで、急なほど速い
- 2人の線が交わるところが、出会う・追いつくところ。線のたての間の長さが、その時刻の2人の間の道のり
- 弟が出発した時刻にたての線を引くと、先行分(追いつき)や残りの道のり(出会い)が見える
- 縮む道のりは、出会いは速さの和、追いつきは速さの差。旅人算と同じ考え方
- 「だれが出発してから」の時間かを確かめ、2人の「速さ × 時間」で検算する
まずはページ上部のシミュレーターで、お子さんと一緒に1分ずつ進めて、2人の線が交わるところを確かめてみてください。
ダイヤグラムの
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