座標平面上の点(p,q)は\(x^{2}\)+\(y^{2}\)≦6,x≧0で表される領域を動く。
点(p+q,pq)の動く範囲を図示せよ。
(p+q,pq)よりp,qは実数であるから⇒y≧\(\frac{1}{4}\) \(x^{2}\)
\(x^{2}\)+\(y^{2}\)≦6より⇒y≧\(\frac{1}{2}\) \(x^{2}\) - 3
は出せたのですが、
x≧0の定義から何が出せるかわかりません。
すいませんが、宜しくお願いします。
★完全解答希望★
座標平面上の点(p,q)は\(x^{2}\)+\(y^{2}\)≦6,x≧0で表される領域を動く。
点(p+q,pq)の動く範囲を図示せよ。
(p+q,pq)よりp,qは実数であるから⇒y≧\(\frac{1}{4}\) \(x^{2}\)
\(x^{2}\)+\(y^{2}\)≦6より⇒y≧\(\frac{1}{2}\) \(x^{2}\) - 3
は出せたのですが、
x≧0の定義から何が出せるかわかりません。
すいませんが、宜しくお願いします。
★完全解答希望★
(p,q) に関する条件を
1. p は p≧0 なる実数かつ q は実数,
かつ
2. \(p^{2}\)+\(q^{2}\)≦6
のふたつの条件に分けます。
x=p+q, y=pq とおくと,2 は \(x^{2}\)-2y≦6 と同値です。
1 の条件は次と同値です:
「\(t^{2}\)-xt+y=0 が 0 以上の実数解を少なくとも一つ持つ。」
これは y≦0 ならば常にみたされます。
次に y>0 のとき,まず判別式が 0 以上より \(x^{2}\)-4y≧0 が得られます。
あとは解と係数の関係からふたつの解の積は y に等しく,それが 0 より大きいことから,
ふたつの解の符号が一致することになるので,0 以上の解があるためには,
ふたつの解の和が 0 以上でなければなりません。よって x≧0 となります。
というわけで,1 をみたす x, y の範囲は
y≦0(y 軸よりも下の領域全部)または
y>0 かつ y≦\(x^{2}\)/4 かつ x≧0
となります。
KINOさんへ
解答ありがとうございます。
ここで再質問させて頂きます。
p は p≧0 なる実数かつ q は実数が、
なぜ「\(t^{2}\)-xt+y=0 が 0 以上の実数解を少なくとも一つ持つ。」
と、同値であるかが解らないです。すいません・・・
例えば、
p=1,q=-2のとき
x=-1,y-=-2になったりすんですが・・・
多分、初歩的な質問だと思いますが・・・
宜しくお願いします。
まず,
> 例えば、
> p=1,q=-2のとき
> x=-1,y-=-2になったりすんですが・・・
というコメントについては,僕には何が問題とされているのかよくわからないので
お答えできません。
ごめんなさい。
> p は p≧0 なる実数かつ q は実数が、
> なぜ「\(t^{2}\)-xt+y=0 が 0 以上の実数解を少なくとも一つ持つ。」
> と、同値であるかが解らないです。すいません・・・
x=p+q, y=pq とおくとき,例えば p, q が実数全体を動くとき,
x と y は「同時に」どのような値を取り得るか,
ということを考えます。
例えば x=1, y=2 となることがあるかを調べるには,1=p+q,2=pq をみたす実数 p, q
を求めることになり,
それは例えば q=1-p を 2=pq に代入して 2=p(1-p),すなわち \(p^{2}\)-p+2=0 を解くことに
なりますが,
この方程式の判別式は負なので実数解 p は存在しません。よって (x,y)=(1,2) という点
は取りません。
この議論をふまえると,q=x-p を y=pq に代入して y=p(x-p) より \(p^{2}\)-xp+y=0 という
p に関する2次方程式を導き,
これが p≧0 なる解を持つための x, y の条件を求める必要があることがわかります。
同じ様に式変形すると,q も同じ形の方程式 \(q^{2}\)-xq+y=0 を満たしますので,
結局 \(t^{2}\)-xt+y=0 という方程式が
正の解を少なくともひとつ持つ条件を求めることになります。
なお,2次方程式の解と係数の関係を用いると,p, q は \(t^{2}\)-xt+y=0 という2次方程式の
解になることがわかります。
これはちょうど上で述べた方程式と同じものです。
ですから,上に述べたような考察を経ずに,いきなり \(t^{2}\)-xt+y=0 という方程式について
考えることもよくあり,
前回の僕の解説はその流儀に従っていたというわけです。