塾長です。
高校２年生の数Ⅱでは、対数関数で混乱する生徒が多いです。$ \log_3{\frac{1}{3}}=-1 $ とか $ y=\log_3{x} $ とかです。対数関数は独学ではなかなか理解できない単元の１つです。
そういえば数年前、天白高校の男の子も悩んでいました。しかも１か月間も。あの時は、私が15分説明しただけでスッキリしてくれました。ちょっとコツがあるんですよね。まぁ何がコツかは生徒それぞれなのですが。
そこで今回は、その15分で説明した内容を書きます。
とは言え、文章にすると、けっこうな量になってしまいました。初学者は15分では読めないかもしれません。やっぱり授業はライブの方が効率が良いですね。
対数関数の意味が分からない
数学Ⅱで登場する新しい関数といえば、三角関数、指数関数、対数関数。
中でも対数関数で混乱する生徒が毎年多いです。
この関数だけが全く新しい考え方をしているように思えるからでます。それで、
「はぁ？ だから何？ 何がうれしいの？」
「いきなり、いったい何なの？」
という反応になります。怒りすら覚えます。
そういう時は、いきなり対数関数の性質やグラフを云々ではなく、まず
「対数関数で何がしたいのか」
を説明した方が良いです。
数学で分からなくなったら「何がしたいのか？」をとらえる
新しい単元に入ったら、まず目的を共有します。
それができないのに説明しても頭に入りません。
一方、教科書では指数関数を学んでから対数関数を学びます。その流れで
「対数関数は指数関数の逆関数である！」
などと端的に書かれています。
数学の好きな人には「簡潔で美しい」と飲みこめるのでしょうが、一般の人には味が濃すぎて喉を通りません。
初学者には難しい説明ですね。
同じ意味でも、もっとかみ砕いて
「対数関数 $y=\log_{n}{}x$ｎは、ｘを『ｎの〇乗』で言い直す関数です。」
と考えた方が解りやすいです。
さらに、それがどういうことなのか、いくつか具体的に経験して納得するのが良いでしょう。
- 直ぐに具体例を書き出してみる
- 何かを当てはめてやってみる
それが理解の近道です。
対数関数は「何桁の数か」を調べる関数
いくら難しい「対数関数」と言えども「関数」です。自動販売機と一緒です。
- 自動販売機： 「ボタンを押せば、ジュースが出てくる」
- 関数 ： 「ｘを決めたらｙが決まる」
という仕組みです。
- 「ボタンがｘ、ジュースがｙ」
- 「ｘが原因、ｙが結果」
くらいに考えればOKです。この大枠は関数が何であろうと一緒です。
そこで、まず、なにか新しい関数が出てきたら「ｘの意味とｙの意味」を押さえましょう。
ここで先に対数関数の「感覚」を身に着けてもらうために、しばらくの間は $ y=\log_{10}{x} $ だけに話を絞ります。もちろんその後で $ y=\log_{2}{x} $ や $ y=\log_{3}{x} $ などの話しもします。
対数関数 $ y=\log_{10}{x} $ の意味
対数関数 $ y=\log_{10}{x} $ は、ｘに正の実数を入れると、それが「１０の何乗か」を答えてくれる関数です。
仕組みとか計算方法とか、とりあえず細かい話は横に置いておきましょう。
とにかく対数関数はｘを決めるとｙは「〇乗」を表す値になります。
つまり、
$ y=\log_{10}{x} $ の$x$ に $1000=10^3$ を代入すると $y=3$ になります。
$ y=\log_{10}{1000}=3 $
そして実は、これで「何桁の数か」も分かります。
具体的に並べれば、
$10^1=10$ は２桁の数
$10^2=1000$ は３桁の数
$10^3=1000$ は４桁の数
$10^4=10000$ は５桁の数
・・・
$10^y=100 \dots 0$ は（ｙ＋１）桁の数
と考えられるからです。つまり、次のことが分かる関数です。
$ y=\log_{10}{x} $
- $x$ は $(y+1)$ 桁の数
- $x$ は $10$ の $y$ 乗
桁数を知って何に利用する？
物理や化学では、桁数を求める計算をよく使います。極端に大きな数や極端に小さな数を扱うからです。
たとえば炭素12グラムに含まれる炭素原子の数は$6.02 \times 10^{23}$個などと言われます。
602000000000000000000000個です。
こうなると
6020839862345984129123223個 だろうが、
602010000000000000531000個 だろうが、
ほとんど同じです。数が多すぎて原子を１つ１つ数える人はいないですし、数えたところでその数字の利用価値はないです。そんな細かい数字の正確さよりも「２４桁の数」というサイズ感の方が重要です。
酸やアルカリの強さを計算するときや、電波で通信したりコンピューターの性能を表すときなんかもそうです。
大きすぎる数や小さすぎる数を扱う時、桁数を知ることがまず重要になってきます。
そういう時に対数関数が良く使われます。
あらゆる数を「10の〇乗」で表したらどうなるか？
突然ですが、もしも
「指数でしか数字を理解できない」
そんな宇宙人がいたらどうでしょう。彼らの宇宙語は、いったいどんな数でしょうか？
その翻訳には対数関数が使えます。私たちが日常使っている数を「１０の何乗か」つまり「指数」に言い換えられるからです。さっそく翻訳に取り掛かりましょう。
$1=10^0 ⇔ \log_{10}{1}=0 \Longrightarrow 1 は宇宙語で０$
$10=10^1 ⇔ \log_{10}{10}=1 \Longrightarrow 10 は宇宙語で１$
$100=10^2 ⇔ \log_{10}{100}=2 \Longrightarrow 100 宇宙語で２$
$1000=10^3 ⇔ \log_{10}{1000}=3 \Longrightarrow 1000 宇宙語で３$
こんな感じでしょう。
それなら、例えば次の場合はどうでしょう？
$500=10^{?} ⇔ \log_{10}{500}=? \Longrightarrow 500 は宇宙語で？$
100 < 500 < 1000
ですから、
$ log_{10}{100} < log_{10}{500} < log_{10}{1000} $
$ log_{10}{10^2} < log_{10}{500} < log_{10}{10^3} $
$ 2 < log_{10}{500} < 3 $
となって、おそらく
$ 500=10^{2.???} \Longrightarrow 500 は宇宙語で２と３の間の数？$
となりそうです。
しかし、これ以上は計算（翻訳）ができません。
どうしましょう？
ちなみに
「ちょうど100と1000の間だから$10^{2.5}$ かな？」
と思う方がいるかもしれません。
ナイスチャレンジ！ですが、残念ながら違います。
これは、逆に $10^{2.5}$ の値を確認すればわかります。
電卓で計算できますから、ちょっとやってみましょう。
電卓で $\sqrt{10}=3.162 \dots$ と計算できますから、これと指数の法則を使って確かめてみます。
$10^{2.5}=10^{(2+\frac{1}{2})}=10^{2}\times 10^{\frac{1}{2}} = 100\sqrt{10} = 100 \times 3.162 \dots = 316.2 \dots$
よって
$10^{2.5} = 316.2 \dots$
となりました。
500 よりも小さい数ですね。ということは、少なくとも、
$ 10^{2.5} < 500 $
$ 2.5 < log_{10}{500} < 3 $
ということになりました。先程よりは範囲を絞れましたが、まだよくわかりません。
実は、さらに $ \log_{10}{500} $ をもっと正確に計算する方法があります。
常用対数表
数Ⅱの教科書や参考書の巻末、あるいはセンター試験の問題冊子の巻末などに「常用対数表」が載っています。
常用対数表は「１０の何乗か」が分かる一覧表です。
普通は 1.00～9.99 までの数が、それぞれ１０の何乗か載っています。
つまり、
$y=\log_{10}{x}, (1.00 \leqq x \leqq 9.99)$ （x は0.01刻み）
についてｙの値が小数第４位までズラリと並んでいます。その表を使えば近似の計算ができます。
それでは、指数の法則を思い出しながら500 が10の何乗か計算してみましょう。
常用対数表で見ると
$y=\log_{10}{5}=0.6990\dots$
つまり
$5=10^{0.6990\dots}$
です。これを利用して、
$500=100 \times 5 = 10^2 \times 5 =10^2 \times 10^{0.6990\dots} = 10^{(2+0.6990\dots)} = 10^{2.6990 \dots}$
よって500の場合は次のようになります。
$500=10^{2.6990\dots}$
$\log_{10}{500}=\log_{10}{10^{2.6990\dots}}=2.6990\dots$
一般に、この数は無理数になります。終わりのない小数になります。
他の数についても同様です。
たとえば 713 ならば、
常用対数表から $\log_{10}{7.13} = 0.8531\dots \Longrightarrow 7.13=10^{0.8531 \dots}$
$713=100 \times 7.13 = 10^2 \times 10^{0.8531 \dots} =10^2 \times 10^{0.8531\dots} = 10^{(2+0.8531\dots)} = 10^{2.8531 \dots}$
よって
$713=10^{2.8531\dots}$
$\log_{10}{713}=2.8531\dots$
などと求められます。他にも、
$3=10^{0.4771\dots}$
$11=10^{1.0414\dots}$
$59=10^{1.7709\dots}$
$500=10^{2.6990\dots}$
$713=10^{2.8531\dots}$
$1280=10^{3.1072\dots}$
・・・
そして、10のｎ乗の数は（n+1）桁の数でした。そう考えれば、
$3=10^{0.4771\dots} \Longrightarrow $ 3 は約1.4771桁の数
$11=10^{1.0414\dots} \Longrightarrow $ 11は約2.0414桁の数
$59=10^{1.7709\dots} \Longrightarrow $ 59 は約2.7709桁の数
$500=10^{2.6990\dots} \Longrightarrow $ 500は約3.6990桁の数
$713=10^{2.8531\dots} \Longrightarrow $ 713 は約3.8531桁の数
$1280=10^{3.1072\dots} \Longrightarrow $ 1280は約3.1072桁の数
・・・
この様に対数関数はどんな数でも全て「１０の〇乗」で表せますし、「〇桁」とも表せます。
（ただし後でやりますが正の実数に限ります）。
計算サイト
余談ですが、常用対数表の代わりにコンピューターを使えば速いです。
カシオの「ke!san」という神サイトが有名です
https://keisan.casio.jp/exec/system/1260332465
対数関数 $ y=\log_{10}{x} $ でやりたいこと
対数関数は「正の数」を「指数だけの表現」に言い直す関数ということが分かりました。
それを式で書くと、次のようになります。
$ y=\log_{10}{x} $
- $x$ は $(y+1)$ 桁の数
- $x$ は $10$ の $y$ 乗
さて、指数でしか数を数えられない宇宙人の話しでした。
どうやらは彼らは、日常的に小数を使うようです。しかも無理数です。
もっとも無理数をどうやって読み上げるのかは不明ですが。
さて、次に対数関数をもうすこし一般化します。
対数関数 $ y=\log_{n}{x} $ の意味
今度は対数関数 $ y=\log_n{x} $ について考えます。 $ y=\log_{10}{x} $ ではありません。 $ y=\log_n{x} $ です。
用語
その前に用語を先に説明します。その方が後々の説明で困りません。
関数 $ y=\log_n{x} $ について、
- ｘのことを「真数（しんすう）」と呼びます
- ｎのことを「底（てい）」と呼びます
- 特に $n=10$ のときの $\log_{10}{x}$ を「常用対数」と呼びます
ｎ進数
これまで見たように指数と桁数の関係は
（指数＋１）桁
ということが分かりました。ただし、これは私たちが日常使っている「１０進数」での話です。
高１の「数Ａ」や「情報」という科目で「ｎ進法」または「ｎ進数」というのを習ったことがあるでしょう。
数の表し方は１０進数だけではありません。他にも色々あることを学びました。
あらためて、普通の数を「１０進数」と言います。$100 \times 10 = 1000$のように１０倍すると桁が上がります。
お馴染みのように10進数の世界では、数を次のように数えますね。
$0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, $
$11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, \dots$
10進数では10ごとに桁が繰り上がります。そのため各位の数には0~9の数しか使いません。
一方で例えば、２倍すると桁が上がるような数を２進数といいます。
２進数の世界では次のように数を数えます。
$0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000, 1001, 1010, $
$1011, 1100, 1101, 1110, 1111, 10000, 10001, 10010, 10011, 10100, \dots$
２進数では２ごとに桁が繰り上がります。そのため各位の数には0~1の数しか使いません。
しかも10進数に比べて、桁の上がり方が速いです。
それでは、２進数で表した数の場合、指数と桁数の関係はどうなっているのでしょうか？
２進数の例
上で見たように、例えば２進数の $1011$ とは１０進数の11のことです。
詳細は数Ａや情報に譲りますが、２進数を１０進数へ直す計算は以下の通りです。
$1010_{(2)}=1\times 2^3 + 0 \times 2^2 + 1 \times 2^1 + 1 \times 2^0=11_{(10)}$
このように２進数の世界で４桁の数は、１０進数の世界ではたったの２桁です。
同じ数でも「表し方が何進数か」で「桁」が変わってしまいます。
そして２進数で表した数の $y$ 桁目の数は「$2^{(y-1)}$」の係数になっていました。
$2^0=1_{(2)}$ は２桁の数
$2^1=10_{(2)}$ は２桁の数
$2^2=100_{(2)}$ は３桁の数
$2^3=1000_{(2)}$ は４桁の数
$2^4=10000_{(2)}$ は５桁の数
・・・
$2^y=100 \dots 0_{(2)}$ は（ｙ＋１）桁の数
２進数以外でも同様です。
つまり、たとえ何進数であろうと次のことが言えます。
- 10進数の世界： $10^y$ は $(y+1)$桁の数
- ２進数の世界： $2^y$ は $(y+1)$桁の数
- ｎ進数の世界： $n^y$ は $(y+1)$桁の数
ｎ進数の桁数
上の考察を一般化しましょう。
$n^0=1_{(n)}$ はｎ進数で１桁の数
$n^1=10_{(n)}$ はｎ進数で２桁の数
$n^2=1000_{(n)}$ はｎ進数で３桁の数
$n^3=1000_{(n)}$ はｎ進数で４桁の数
$n^4=10000_{(n)}$ はｎ進数で５桁の数
・・・
$n^y=100 \dots 0_{(n)}$ はｎ進数で（ｙ＋１）桁の数
これでｎ進数で表した数ｘが何桁かを調べることを考えられます。
そのために対数関数 $y=\log_{n}{x}$ が登場します。
よく見てください。$y=\log_{10}{x}$ ではなく $y=\log_{n}{x}$ です。「10」が「n」に変わっています。
つまり関数 $y=\log_{n}{x}$ は、ｘにある数を入れると、ｙが「ｎの何乗か」を表す数になります。
以上から次のことが分かります。
$ y=\log_{n}{x} $
- $x$ は $(y+1)$ 桁の数
- $x$ は $n$ の $y$ 乗
- $x=n^y \Longrightarrow x=n^{\log_{n}{x}}$
こうして、扱う数が何進数であろうと、確かに対数関数は指数や桁数を調べる関数なのだと言えます。
常用対数と一般の対数
ここまでの話を少しまとめます。
対数関数 $ y=\log_n{x} $ は、実用面では n=10 すなわち $ y=\log_{10}{x} $ で用いて「１０の何乗か」を求めることが多いです。そのため $ y=\log_{10}{x} $ のことを特に「常用対数」と呼びます。
数Ⅱではｎの表示を省略して単に $y=\log{x}$ と書けば、それは $ y=\log_{10}{x} $ の意味になります。
そして n を色々な数に変えて使うことができます。この様子を式に書いたのが以下です。
- $ y=\log_{10}{x} \Longrightarrow$ 10進数の世界でｘは（ｙ＋１）桁の数
- $ y=\log_2{x} \Longrightarrow$ ２進数の世界でｘは（ｙ＋１）桁の数
- $ y=\log_3{x} \Longrightarrow$ ３進数の世界でｘは（ｙ＋１）桁の数
- $ y=\log_n{x} \Longrightarrow$ ｎ進数の世界でｘは（ｙ＋１）桁の数
負の数はダメ！
対数関数について使用上の注意です。
注意事項
対数関数の底「ｎ」や真数「ｘ」は、必ず０より大きい正の実数でなければなりません。
さて、どうしてｎが正なのか。
逆にｎが負の数だと何が不都合なのか。
まず、それについて補足しておきます。
負の数と指数の関係を見てみましょう。
- $(-2)^1=-2, (-2)^2=4, (-2)^3=-8, (-2)^4=16, (-2)^5=-32$
- $(-n)^1=-n, (-n)^2=n^2, (-n)^3=-n^3, (-n)^4=n^4, (-n)^5=-n^5$
このように負の数のべき乗は、指数が奇数の時は負で、指数が偶数なら正の数になります。
指数が１つ増えるたびに符号が反転してめんどうです。
しかし、面倒なのはこれだけではありません。
- $(-2)^{1.33}=?$
- $(-n)^{1.33}=?$
この様に、指数を小数にした瞬間、意味が分からなくなってしまいます。
正の数と負の数の中間の世界？？？
・・・そんなのありません。
そんなわけで、対数関数の世界では、必ず「底ｎは正」です。
したがって $ x=n^y $ ですから「真数ｘも正」です。
※大学で「複素関数論」を学べば真数が負でも計算できるようになります。その場合ｙは複素数になります。
指数の法則がそのまま公式になっている
対数は指数を表していますから、指数の法則の指数部分の振る舞いが、そのまま公式になります。
指数の法則
- $ a^x \times a^y = a^{x+y} $
- $ a^x \div a^y = a^{x-y} $
- $ (a^x)^y = a^{x \times y} $
- $a^0=1$
対数の性質
- $ \log_a{(a^x \times a^y)} = \log_a{a^{x+y}} = x+y = \log_a{a^x} + \log_a{a^y} $
よって、 $ log_a{(X \times Y)} = \log_a{X} + \log_a{Y} $
- $ \log_a{(a^x \div a^y)} = \log_a{a^{x-y}} = x-y = \log_a{a^x} – \log_a{a^y} $
よって、 $ log_a{(X \div Y)} = \log_a{X} – \log_a{Y} $
- $ \log_a{ (a^x)^y } = \log_a{a^{x \times y}} = x \times y = \log_a{a^x} \times y =y \log_a{a^x} $
よって、 $ log_a{X^y} = y\log_a{X} $
- 上の式で特に $X-a, y=1$ のとき $ log_a{a} = 1 $
- $\log_{a}{1}=\log_{a}{a^0}=0\times\log_{a}{a}=0\times 1 =0$
よって、 $\log_{a}{1}=0$
対数の計算公式
- $ log_a{(X \times Y)} = \log_a{X} + \log_a{Y} $
- $ log_a{(X \div Y)} = \log_a{X} – \log_a{Y} $
- $ log_a{X^y} = y\log_a{X} $
- $ log_a{a} = 1 $
- $\log_a{1} = 0$
この公式は難しそうですが、次のように言葉で理解してしまった方が覚えやすいです。
対数の計算公式の覚え方
- かけ算はたし算に
- わり算はひき算に
- べき乗はかけ算に
- 底と真数がそろったら１
- 真数が１なら常に０
対数のこうした公式（性質）の利用法やメリットを知れば、もうすこし馴染みが出てきます。続いて、それを見てみましょう。
底の変換公式
数Ⅱの対数関数で重要な公式がもう１つあります。
ただし、これは丸暗記した方が速いので、成立する理由の説明は省略し、ただ載せるだけにします。
- 底 ｎを底ｍに変換するための公式
$$\log_{n}{x}=\frac{\log_{m}{x}}{\log_{m}{n}}$$
底の変換公式の覚え方
かけ算を足し算に、割り算をひき算に変換する！？
対数関数の便利な効能と、その使い方をご紹介します。
対数関数の効能（公式の意味）
- かけ算を足し算に変換する
- わり算をひき算に変換する
- べき乗はかけ算に変換する
この性質を応用すると、指数でグチャっとなっている式を、足し算と引き算で解きほぐすことができます。
例えば、こんな問題です。
３つの正の実数 $x, y, a>0$ において、次の連立方程式 $ a^x=2a^y $ かつ $ x-2y=0 $ を満たすような a を求めよ。
与式 $ a^x=2a^y $ が指数のお化け団子です。これだけでは解きようがありません。そこで対数（ log ）を使います。
$ a^x=2a^y $ の両辺について、 $a$ を底とする対数をとると、
$ \log_a{a^x}=\log_a{(2a^y)} $
$ x=y\log_a{(2a)} $
$ x=y(\log_a{2}+\log_a{a}) $
$ x=y(\log_a{2}+1) $
ここで $ x-2y=0 $ すなわち $ x=2y $ を代入して
$ 2y=y(\log_a{2}+1) $
$y>0$ だから両辺を $y$ で割って
$ 2=\log_a{2}+1 $
$ 1=\log_a{2} $
$ a=2 $
このように対数を使えば求める事ができます。
まとめ
- 対数関数 $ y=\log_{n}{x}, (n>0, かつ x>0)$
- ｎに負の数が定義されることはありません！
- ｘに負の数を入れてはいけません！
- $ log_a{(X \times Y)} = \log_a{X} + \log_a{Y} $
- $ log_a{(X \div Y)} = \log_a{X} – \log_a{Y} $
- $ log_a{X^y} = y\log_a{X} $
- $ log_a{a} = 1 $
- $\log_a{1} = 0$
- $\log_{n}{x}=\frac{\log_{m}{x}}{\log_{m}{n}}$
- 対数を使えば指数でグチャっとなった式を解きほぐせる
１カ月も悩んだ生徒に１５分講義したらスッキリ
学校の授業が全く分からない！
これは偏差値の低い高校だから起こる、というものではありません。少なくとも生徒たちの生の声を聞く限り、むしろハイレベル（偏差値６０～６５くらい）の高校の方が、そういう生徒の割合が高いです。
そして、この傾向は公立高校の方が私立高校よりも顕著です。
うちの生徒たちで言えば、天白高校、昭和高校、菊里高校ですね。
高校の先生にしてみれば、生徒の優秀さに期待して
「高度な授業を見せてやりたい。」
という熱意があると思います。
一方、それはなかなか厳しいのが現実のようです。
多くの生徒たちが、ついて行けなくなっている印象です。
たとえ優秀な高校の生徒であろうと、基礎を飛ばして応用はできないということですね。
予備校のハイレベルコースならともかく、現役の高校生は単元の基礎から初めてなのですから。
このことから、基礎と応用の間は、思ったほど距離が離れているワケではないのかもしれません。
むしろ基礎の奥深い理解こそが、応用とも言えますね。
もちろん偏差値の高い進学校では、教科書の予習はしてくるのが前提でしょう。
確かに、現在はネットで多くのことを自分で調べられるようになりましたから、予習はし易いと想像できます。
「高校は義務教育ではない」と言ってしまえばそれまでですが。
それでは１００歩譲って、自分で予習しても学校の授業について行けなかったとしたら、その理由は何でしょうか？
それが上で述べたような「目的が分からない」ということだと思います。
要は納得感の問題です。
食わず嫌いで頭に入らなくなっています。
そこで、
- 「この章では何がしたいのか？」
- 「この数式は何がしたいのか？」
という話をします。
解法や暗記ポイントとは全く違う視点なのですが、優秀な生徒ほど、案外こうした動機付けが功を奏します。
きっと、そういう目的を最初に生徒たちへ明示する必要があるのでしょう。
実際、
「先生、学校の数学の授業なんですが、ここ１か月の間、ぜんぜん何やってるか分かりません！」
と助けを求めて来る生徒に、私が１５分講義しただけでスッキリして帰る、という場合も珍しくありません。
そのような場合、私は大したことはしていません。
数学のその単元で
「何をしたいのか？」
「何を受け入れるべきか？」
というポイントを先に教えるだけです。
細かい計算や確認は、むしろ本人に任せてしまいます。もちろんチェックはしますけどね。
任せた上で、詰まった所だけフォローする方が効率的な場合もあるからです。
単元の「目的」が生徒の学習脳を動かす？
上記のような経験から言えることは何でしょうか。
「単元の目的を共有する」
これが学習の効率を高めるのだと私は思います。
このことは偏差値とは関係ないことも分ってきました。
どのようなレベルの高校の生徒だとしても、単元の目的を明確にしてあげると、勉強が加速します。
いざ問題を解き始めれば、生徒たちの頭の中には
「自分で理解して、自分で解き切りたい」
という欲求が強く働いています。
そのため、解法の全てを解説してしまうと、むしろしつこいというか、嫌がられます。
「あー、そこまでは自分で解けたかもしれないのに、なんで先に言っちゃうの！」
というふうに思われれしまいます。
推理小説で、先に犯人の名前を言われてしまうような、ネタばらしをされたような、そんな感覚です。
解く過程の全てまで教えてしまうのは、親切な事ではありません。
むしろ本人が自分の頭を使う機会を奪ってしまいます。成長のチャンスを奪ってしまうのです。
脳は動かさなければさび付いていきます。動かす機会を奪ってはいけません。
ですから、うちは余計な解説はしない、という指導水準になっています。
いかに良いヒントを出すか。それが講師の腕の見せ所です。
逆に、このことに納得できないと、成績は伸びません。
「手とり足とり教えます」
これが親切だと思われるのは錯覚です。塾長はそう思います。
そういう塾には自分の子供を入れたくないですね。
頭が悪くなりそうです。
〈余談〉高校の関数が難しいのには理由がある！？
実は、高等数学の関数が「難しい」と感じるのには、ちゃんとした理由があります。
それは関数の振る舞いが、人間のもつ「経験則」と合わないからです。
グラフの意味をなかなか想像できないからです。
人間は過去に繰り返された経験から
「きっと次も同じようになるだろう」
と予想して未来に備えるように進化してきました。
そして次のように、他の動物よりも「経験則」を細かく把握できます。
- 川の水位が毎日３ｃｍずつ増えているから、きっと明日も今日より３ｃｍ増えるだろう。（比例という経験則）
- 村の人口が２倍、３倍に増えていけば、自分の収穫高は1/2、1/3に減っていく。（反比例という経験則）
つまり次のように理解するのが人間の持つ感覚です。
- 「伴なって増える」→「比例」
- 「相反して減る」→「反比例」
このように小学校や中学校からお馴染みの「比例」や「反比例」は、人間が本能的に持つ経験則を数字で表したものです。
もちろんグラフの読み書きは練習する必要がありますが、グラフの意味は人生経験に置き換えて理解することができます。
ですから、比例や反比例までなら義務教育で全員に学ばせても、そう無理はないだろう、ということです。
関数が難しい理由の本質とは？
そうすると、高等教育の数学において、
「関数がわかり易い」
と皆さんがおっしゃるのは、
「比例や反比例の感覚で納得ができる」
ということになるわけです。
逆に比例や反比例で解釈できないものは
「わかり難い関数」
ということになります。
これが関数が容易か難しいかの本質です。
そして三角関数や対数関数は、比例や反比例ではありません。
ですから１１月～１２月にかけて、多くの高校２年生が対数関数で頭を抱えます。
こうした生徒の理解構造まで把握したうえで、高等数学は教える必要があります。
ひたすら式の意味だけを説明したところで、ほとんどの生徒は納得できないわけです。
単元の目的を共有し、そして教え過ぎない。
特に新しい概念を導入する時は、生徒がそれまでに学んできた知識体系、つまり理解構造を意識して教える。
そのようなことが大切だと思います。
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