中1|平面図形解き方がわからないときは 中1数学|基本の作図 垂直二等分線・角の二等分線・垂線【中1数学】(無料問題PDF) を先に読むと、この問題で何を問われているかが分かります。
- 点A(−1, 4)を右へ3、下へ6だけ平行移動した点A′を求めてください。
- 点P(2, 5)を原点のまわりに180°回転した点P′を求めてください。
- 点Q(−4, 3)をx軸について対称移動した点Q′を求めてください。
- 点R(−4, 3)をy軸について対称移動した点R′を求めてください。
- 対称移動で点PがP′へ移るとき、対称の軸と線分PP′にはどのような関係がありますか。
図形の移動は、形や大きさを変えずに位置だけを変える操作です。中学1年では、平行移動・回転移動・対称移動を学びます。どの移動でも、対応する線分の長さ、角の大きさ、周の長さ、面積は変わりません。
図形の移動で変わるもの・変わらないもの
図形Fを移動して図形F′になったとき、移動前の点Aに重なる点A′を対応する点といいます。同じように、対応する線分、対応する角を考えます。
| 変わらないもの | 変わることがあるもの |
|---|---|
| 対応する線分の長さ | 図形の位置 |
| 対応する角の大きさ | 辺や線分の向き |
| 周の長さ、面積 | 頂点をたどる向き(対称移動では反転) |
| 直線・円など図形の種類 | 座標 |
平行移動
図形を一定の方向へ、一定の距離だけ動かす移動を平行移動といいます。すべての点が同じ方向へ同じ距離だけ動きます。
平行移動の性質
- AA′=BB′=CC′。
- AA′、BB′、CC′は互いに平行。ただし一直線上に重なる場合もあります。
- 対応する線分ABとA′B′は平行(または同一直線上)で、長さが等しい。
- 図形の向きは反転しない。
平行移動を作図する手順
- 移動の方向と距離を表す線分を確認する。
- 各頂点から、その線分と平行で同じ長さの線分を引く。
- 移動後の頂点A′、B′、C′を順に結ぶ。
例1:座標上の平行移動
問題:点A(−2, 3)を、右へ5、下へ4だけ平行移動した点A′の座標を求めましょう。
右へ5なのでx座標に5を足し、下へ4なのでy座標から4を引きます。
y:3−4=−1
答え:A′(3, −1)。
回転移動
一つの点Oを中心として、一定の角度だけ回す移動を回転移動といいます。点Oを回転の中心、回した角を回転角といいます。
回転移動の性質
- 中心Oから対応する点までの距離が等しい。OP=OP′。
- ∠POP′が回転角になる。
- 回転の中心Oは動かない。
- 時計回りか反時計回りかを区別する。
回転移動を作図する手順
- 中心Oと頂点Aを結ぶ。
- Oを中心に、半径OAの円弧をかく。
- OAから指定された向き・角度の半直線を引き、円弧との交点をA′とする。
- ほかの頂点も同じ角度だけ回し、移動後の頂点を結ぶ。
例2:180°回転
問題:点P(4, −3)を原点Oのまわりに180°回転した点P′を求めましょう。
原点がPP′の中点になるため、二つの座標の符号が変わります。
答え:P′(−4, 3)。
確かめ:(4+(−4))/2=0、(−3+3)/2=0で、中点は原点です。
対称移動
一つの直線ℓを折り目として折り返すような移動を対称移動といいます。直線ℓを対称の軸といいます。
対称移動の性質
- 対称の軸ℓは、対応する二点を結ぶ線分PP′の垂直二等分線になる。
- P、P′から軸までの距離は等しい。
- 軸上の点は移動しない。
- 図形の表裏や、頂点をたどる向きが反転する。
対称移動を作図する手順
- 頂点Aから対称の軸ℓへ垂線を引き、交点をHとする。
- 垂線上で、軸の反対側にHA′=HAとなる点A′を取る。
- ほかの頂点も同じように移す。
- 移した頂点を対応する順に結ぶ。
例3:座標軸についての対称移動
点P(3, −2)を移動します。
- x軸について対称:P′(3, 2)
- y軸について対称:P′(−3, −2)
- 原点について点対称:P′(−3, 2)
x軸ではy座標、y軸ではx座標、原点では両方の符号が変わります。
三つの移動の見分け方
| 移動 | 基準 | 対応点の特徴 | 向きの反転 |
|---|---|---|---|
| 平行移動 | 方向と距離 | 対応点を結ぶ線分が平行で等しい | しない |
| 回転移動 | 中心・向き・角度 | 中心からの距離が等しく、中心角が一定 | しない |
| 対称移動 | 対称の軸 | 軸が対応点を結ぶ線分の垂直二等分線 | する |
複数の移動を組み合わせる
一回の移動で重ならない場合でも、平行移動の後に回転移動をするなど、複数の移動を組み合わせると重なることがあります。次の順で調べます。
- 対応する頂点を一組決める。
- 向きが反転しているか確認する。反転していれば対称移動を含む。
- 対応点を結ぶ線分が平行・等長なら平行移動を疑う。
- 一点から対応点までの距離が等しいなら回転の中心を調べる。
- 一回で一致しなければ、移動を二回に分けて考える。
よくある間違い
1. 平行移動で点ごとに違う距離を動かす
平行移動では、すべての点を同じ方向へ同じ距離だけ動かします。
2. 回転の中心からの距離を変える
点Pの移動先P′は、中心Oを中心とする半径OPの円上にあります。OP=OP′を保ちます。
3. 時計回りと反時計回りを逆にする
回転角だけでなく、回す向きも図に矢印で書いて確認します。180°回転では、どちら向きでも移動先は同じです。
4. 対称の軸とPP′が平行だと考える
対称の軸はPP′に垂直で、PP′を二等分します。
確認問題
- 点A(−1, 4)を右へ3、下へ6だけ平行移動した点A′を求めてください。
- 点P(2, 5)を原点のまわりに180°回転した点P′を求めてください。
- 点Q(−4, 3)をx軸について対称移動した点Q′を求めてください。
- 点R(−4, 3)をy軸について対称移動した点R′を求めてください。
- 対称移動で点PがP′へ移るとき、対称の軸と線分PP′にはどのような関係がありますか。
解答と解説を開く
- (−1+3, 4−6)=(2, −2)。
- 両方の座標の符号を変えて(−2, −5)。
- x軸についての対称移動ではy座標の符号が変わるので(−4, −3)。
- y軸についての対称移動ではx座標の符号が変わるので(4, 3)。
- 対称の軸は線分PP′の垂直二等分線です。
まとめ
- 図形の移動では、長さ・角度・周の長さ・面積が変わらない。
- 平行移動は、すべての点を同じ方向へ同じ距離だけ動かす。
- 回転移動は、中心からの距離を保って一定角度だけ回す。
- 対称移動では、対称の軸が対応点を結ぶ線分の垂直二等分線になる。
- 対応する点を正しく決め、移動の基準と不変量を確認する。
学習範囲の根拠
この記事は、文部科学省「中学校学習指導要領(平成29年告示)解説 数学編」の第1学年「平行移動、対称移動及び回転移動」を基準に構成しています。正式な内容は、文部科学省の解説PDFで確認できます。
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