比「2:3」と分数は何が違う?等しい比の性質と簡単にする原理

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すくぞう
すくぞう

博士!前回までで割合や百分率、割引の計算がバッチリ分かったよ!

でも、教科書を開いたら次に「2 : 3」っていう新しい書き方が出てきたんだ。

これって分数と何が違うの?同じ割合なら分数だけでいいんじゃないの?

博士
博士

ふむ、核心を突く実に良い着眼点じゃな!

「比」と「分数」は、どちらも割合を表す道具じゃが、見ている視点が決定的に異なるのじゃ。

分数は「全体に対する一部分」を見ることが多いが、比は「仲間同士(部分と部分)を対等に並べて比べる」ときに真価を発揮するのじゃよ。

すくぞう
すくぞう

仲間同士を並べて比べる?

博士
博士

そうじゃ。

今回は「比と分数の決定的な違い」から、「なぜ比の両方に同じ数を掛けたり割ったりしてもよいのか」、そして「小数の比や分数の比を簡単にする原理」まで、順番に紐解いていくとしよう。

比と分数の決定的な違い

すくぞう
すくぞう

比と分数は、具体的にどう視点が違うの?

博士
博士

例えば、めんつゆの水割りを想像してみるのじゃ。

原液が 1 杯、水が 3 杯入ったおいしいつゆを作るとしよう。

すくぞう
すくぞう

うん!

原液 1 に対して水 3 だね。

博士
博士

このとき、比と分数では以下のように表現が分かれるのじゃ。

比(原液と水):1 : 3(原液 1 杯に対して、水が 3 杯)

分数(全体の中の原液):\dfrac{1}{4}(つゆ全体 4 杯のうち、原液が 1 杯)

すくぞう
すくぞう

あ!

比は「原液と水(部分と部分)」を直接比べているけど、分数は「つゆ全体(1+3=4)の中の原液(部分と全体)」を表しているんだね!

博士
博士

その通りじゃ!

料理のレシピのように「材料同士を何対何で混ぜるか」を伝えるときは、全体を意識する分数よりも、部分同士を並べた「1:3」の比の方が直感的で分かりやすいのじゃよ。

すくぞう
すくぞう

確かに!

「原液を全体の \dfrac{1}{4} 入れて、水を全体の \dfrac{3}{4} 入れる」って言われるより、「原液 1、水 3 で混ぜる」って言われた方がすぐ作れるもんね。

博士
博士

もう一つ、比には「2:3:5」のように 3 つ以上の量を同時に並べられるという、分数にはない大きな強みもあるのじゃよ。

比の値とは何か

すくぞう
すくぞう

でも博士、教科書に「比の値」っていうのも出てきたよ。

前の数を後ろの数で割って分数にするって教わったんだけど、結局分数にするなら、最初から分数で良くない?

博士
博士

ほぅ、鋭い疑問じゃな!

比の値を機械的な公式として丸暗記しようとするから、モヤモヤしてしまうのじゃ。

比の値とは、「後ろの量を基準の 1 としたとき、前の量がその何倍になっているか」を表す数値のことなのじゃよ。

比の値の求め方:

「比の値 = 前の数 \div 後ろの数」

例えば 2 : 3 の比の値なら、次のようになるのじゃ。

2 \div 3 = \dfrac{2}{3}

すくぞう
すくぞう

あ!割り算の「もとにする量(基準)」と同じ考え方だ!

比の記号「:」って、割り算の記号「\div」の真ん中の棒を取った形に似てるよね。

博士
博士

素晴らしい気づきじゃ!

実は歴史的にも、比の記号「:」と割り算記号「\div」は深い繋がりがあるのじゃ。

比の「:」は、「前の数 \div 後ろの数」という割り算の計算そのものを表しておるのじゃよ。

すくぞう
すくぞう

ということは、2 : 3 の比の値が \dfrac{2}{3} になるのは、「後ろの 3 を基準の 1 と見たとき、前の 2 は \dfrac{2}{3} 倍の大きさですよ」って教えてくれているんだね!

博士
博士

その通りじゃ。

比の値とは、比という関係性を「1 つの数値(倍率)」に翻訳したものなのじゃよ。

等しい比の性質と分数の関係

すくぞう
すくぞう

教科書に「比の両方の数に同じ数を掛けても、同じ数で割っても、比の大きさは変わらない」って書いてあったよ。

これってどうして成り立つの?

博士
博士

これもめんつゆの味で考えてみると分かりやすいぞ。

原液 1 杯と水 3 杯で作ったつゆ(1 : 3)があるとする。家族 4 人分作ろうとして、原液を 4 倍(4 杯)、水も 4 倍(12 杯)に増やしたら、つゆの味はどうなるかの?

すくぞう
すくぞう

味の濃さは全然変わらないよ!

ちょうどいいおいしさのままだよ!

博士
博士

そうじゃな!

量は増えてもお互いを同じ倍率(4 倍)で増やしているから、「味の濃さ(比の値)」は \dfrac{1}{3} のままで変わらないのじゃ。

1 : 3 = (1 \times 4) : (3 \times 4) = 4 : 12

すくぞう
すくぞう

なるほど!

分数の約分や通分で、分母と分子に同じ数を掛けたり割ったりしても分数の大きさが変わらないのと同じ仕組みなんだね!

博士
博士

まさにその通りじゃ!

分数の約分や通分で大きさが変わらないのと同じように、比も「前の数と後ろの数に同じ数を掛けても、同じ数で割っても、比の値(味の濃さ)は変わらない」という性質を持っておるのじゃよ。

\dfrac{1}{3} = \dfrac{1 \times 4}{3 \times 4} = \dfrac{4}{12}

小数や分数の比を簡単にする手順

すくぞう
すくぞう

この性質を使うと、「比をもっとも簡単な整数の比で表す」ことができるんだよね。

小数の比や分数の比が出てきたときは、どういう順番で考えればいいの?

博士
博士

基本方針は常にひとつ、「整数同士の比に変えてから、共通の約数で割る」ことじゃ。

小数の比と分数の比、それぞれの変形手順を順番に見てみよう。

小数の比を簡単にする手順:

例えば、1.2 : 1.8 という比を簡単にしてみよう。

ステップ1:まず前の数と後ろの数を 10 倍(小数の桁数に応じて 100 倍)して整数にする。

1.2 : 1.8 = (1.2 \times 10) : (1.8 \times 10) = 12 : 18

ステップ2:両方の数の最大公約数(6)で割る。

12 : 18 = (12 \div 6) : (18 \div 6) = 2 : 3

すくぞう
すくぞう

小数点を右に動かして整数にしてから、約分と同じように割ればいいんだね!

博士
博士

次に、分数の比を見てみるのじゃ。

分数の比を簡単にする手順:

例えば、\dfrac{2}{3} : \dfrac{3}{4} のような分数の比を考えてみよう。

ステップ1:分母(3 と 4)の最小公倍数(12)を前の数と後ろの数に掛けて、約分して分母をなくすのじゃ。

\left(\dfrac{2}{3} \times 12\right) : \left(\dfrac{3}{4} \times 12\right) = 8 : 9

ステップ2:これ以上共通で割れる数がなければ完了じゃ。

すくぞう
すくぞう

通分するんじゃなくて、分母の最小公倍数を直接掛けて分母をなくしちゃうんだね!

これなら分数同士の比も迷わず整数に直せるよ!

博士
博士

そうじゃ。

分母をなくすために最小公倍数を掛ける操作は、これから先の算数や中学の数学でも役立つ大切な工夫なのじゃよ。

演習問題:比を簡単にする計算

問題 1 の解答・解説

(1) 24 と 36 の最大公約数は 12 である。

前の数と後ろの数を 12 で割る。

(24 \div 12) : (36 \div 12) = 2 : 3

(2) 小数を整数にするため、前の数と後ろの数に 10 を掛ける。

(1.5 \times 10) : (0.9 \times 10) = 15 : 9

15 と 9 の最大公約数は 3 であるため、両方を 3 で割る。

(15 \div 3) : (9 \div 3) = 5 : 3

(3) 分母 5 と 3 の最小公倍数は 15 である。

前の数と後ろの数に 15 を掛けて、約分して分母をなくす。

\left(\dfrac{4}{5} \times 15\right) : \left(\dfrac{2}{3} \times 15\right) = 12 : 10

12 と 10 の最大公約数は 2 であるため、両方を 2 で割る。

(12 \div 2) : (10 \div 2) = 6 : 5

答:(1) 2 : 3 (2) 5 : 3 (3) 6 : 5

問題 2 の解答・解説

等しい比の性質を用いて解く。

左の比の前の数 4 から、右の比の前の数 20 へは、5 倍(20 \div 4 = 5)になっている。

比の大きさが等しいため、後ろの数も同様に 5 倍となる。

\square = 7 \times 5 = 35

答:35

まとめ

すくぞう
すくぞう

比と分数の違いも、比を簡単にする手順もきれいに理解できたよ!

比は「仲間同士のバランスを保ったまま、自由に拡大・縮小できる道具」なんだね!

博士
博士

うむ、見事な理解じゃ。

比の感覚を掴んでおけば、料理の分量調整から図形の拡大・縮小(相似)まで、あらゆる場面でバランスを崩さずに数を扱えるようになるのじゃよ。

すくぞう
すくぞう

小学校の比の基本がしっかり分かって自信がついたよ!

博士
博士

そうじゃな。中学校の数学に進むと、この比の性質を使って方程式を解く「比例式(内項の積=外項の積)」や、文字を使った新しい世界が広がっておる。

算数で学んだ比の土台があれば、中学校の数学でも迷わず進んでいけるはずじゃよ。

すくぞう
すくぞう

うん!

これからも仕組みからしっかり理解していくよ!

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