つるかめ算の面積図は「なんとなく描く図」ではありません。掛け算の構造を、そのまま長方形にしたものです。
(1つあたりの数)×(個数)=(合計)
これは(たて)×(よこ)=(面積) とまったく同じ形。だから長方形で描けます。
まずは問題
ツルとカメが合わせて10匹います。足の数の合計は32本です。ツルとカメはそれぞれ何匹でしょう。
ツルの足は2本、カメの足は4本です。
解き方:全部ツルだと仮定する
ステップ1:全部ツルなら
足は20本のはずです。
ステップ2:実際との差
12本足りません。
ステップ3:1匹入れ替えるといくつ増えるか
ツル1匹をカメ1匹に替えると
2本増えます。
ステップ4:何匹替えればよいか
カメが6匹。ツルは 羽です。
【検算】足の数を数えます。
一致 ○ 匹数も ○
面積図で見ると
よこを匹数、たてを1匹あたりの足の数にします。
| よこ(匹数) | たて(1匹の足) | 面積(足の合計) | |
|---|---|---|---|
| ツル | 4 | 2 | 8 |
| カメ | 6 | 4 | 24 |
| 合計 | 10 | — | 32 |
2つの長方形の面積の合計が32——これが問題の条件そのものです。
「全部ツル」は、どの長方形か
よこ10、たて2の長方形です。面積は20。
実際の図との差は「カメの部分の、たての差」にあたります。
差の面積 = × (カメの匹数)
(カメの匹数) → カメは 匹
【検算】差の長方形はよこ6、たて2で面積12 ○ 確かに足りない分と一致します。
面積図は「仮定して差をとる」という手順を、そのまま絵にしたものです。新しい解き方ではありません。
中学以降では:連立方程式と同じこと
ツルを 羽、カメを 匹とすると
1つ目の式を2倍して2つ目から引きます。
【検算】「1つ目を2倍」は「全部ツルと仮定」そのもの。引き算は「差をとる」そのもの。
まったく同じ計算をしています ○ つるかめ算は連立方程式の、文字を使わない形です。
同じ図が使える例1:平均
男子10人の平均が70点、女子15人の平均が80点でした。全体の平均は何点でしょう。
よこを人数、たてを平均点にすると、面積が合計点になります。
全体は25人なので
76点です。
【検算1】 ○
【検算2】単純に としてはいけません。人数が違うからです。
人数の多い女子(80点)に引っ張られて75点より高い76点になる——図を見ればすぐ分かります ○
【検算3】70と80の間にあるか。 ○ 平均が両端の外に出ることはありません。
同じ図が使える例2:速さ
全部で3時間歩き、道のりは合計14kmでした。時速4kmで歩いた時間と、時速6kmで歩いた時間はそれぞれ何時間でしょう。
よこを時間、たてを速さにすると、面積が道のりになります。
全部時速4kmだと仮定
実際は14kmなので、差は2km。
1時間入れ替えると
2km増えるので
時速6kmで1時間、時速4kmで2時間です。
【検算】道のりを計算します。
時間も ○
まったく同じ手順でした。「1つあたり × 個数 = 合計」の形なら、いつでも同じ図が使えます。
学校の授業では、なぜここが飛ばされやすいのか
1. 面積図が「解き方の1つ」として教えられやすいから
面積図はつるかめ算の解法として紹介されることが多い。するとその問題専用の道具に見えます。
本当は「掛け算の構造を絵にしたもの」。だから平均でも速さでも濃度でも同じ図が使えます。この一般性が示されないと、問題ごとに別の図を覚えることになります。
2. 「仮定して差をとる」と連立方程式の対応が示されにくいから
つるかめ算は小学生の解法、連立方程式は中学の解法——別々に扱われます。
ところがやっている計算はまったく同じ。「全部ツルと仮定」=「1つ目の式を2倍して引く」。学年をまたぐので対比する場面がないのですが、対応が分かると両方の理解が深まります。
3. 加重平均と単純平均の違いが見えにくいから
平均の問題では「70と80だから75」としてしまう誤りが起こります。
面積図ならよこの長さ(人数)が違うことが一目で分かる。図を描かずに数だけ見ると、この違いが見えません。
【検算】3つの方法
1. 求めた答えを問題の条件に戻す
最も確実です。両方の条件を満たすか確かめます。
【検算】ツル4・カメ6:匹数10 ○、足32本 ○
2. 面積の合計が合っているか
2つの長方形の面積の和が全体になるはずです。
【検算】 ○、 ○
3. 答えが妥当な範囲にあるか
平均は両端の間、個数は0以上で合計以下。
【検算】 ○、 ○
よくあるミス
ミス1:入れ替えで増える数を間違える
(大きいほう)(小さいほう)です。ここでは 。
ミス2:求めたのがどちらか分からなくなる
「全部ツルと仮定」なら、出るのはカメの数です。
ミス3:平均を単純平均で出す
人数が違えば加重平均です。合計を出してから割ります。
ミス4:たてとよこを取り違える
たては「1つあたり」、よこは「個数」。面積が合計です。
ミス5:単位をそろえない
速さと時間など、単位が合っているか確認します。
ミス6:検算をしない
2つの条件(合計の個数と合計の量)を両方確かめます。
練習問題
- ツルとカメが合わせて10匹、足が32本のとき、それぞれ何匹か求めなさい。
- 1の答えを検算しなさい。
- 1を連立方程式で解きなさい。
- 男子10人の平均70点、女子15人の平均80点のとき、全体の平均を求めなさい。
- 4で単純に としてはいけない理由を答えなさい。
- 3時間で14km、時速4kmと時速6kmのとき、それぞれ何時間か求めなさい。
- 面積図の「たて」「よこ」「面積」が何を表すか答えなさい。
解答
- 全部ツルなら20本、差12本、1匹で2本増えるので 。カメ6匹、ツル4羽
- ○、 ○
- 、。1つ目を2倍して引くと 、
- 76点
- 人数が違うから。人数の多い女子(80点)に近づく
- 全部時速4kmなら12km、差2km、1時間で2km増えるので1時間。時速6kmで1時間、時速4kmで2時間
- たて=1つあたりの量、よこ=個数、面積=合計
まとめ
- 面積図は(1つあたり)×(個数)=(合計)を長方形にしたもの
- 解き方は①全部片方と仮定 ②差をとる ③1つ替えると増える数で割る
- 連立方程式とまったく同じ計算をしている
- 平均・速さ・濃度でも同じ図が使える
- 平均は人数(よこ)で重みがつく——単純平均ではない
- 検算は条件に戻す/面積の合計/範囲が妥当か
面積図の価値は「掛け算を、目に見える形にする」ことにあります。数だけでは気づけない関係が、長方形にすると一目で分かる。式が使えるようになっても、この図は捨てないでください。複雑な問題ほど、図が助けてくれます。
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