解決済み

この2元一次方程式の解が一意に定まるためのa、bの必要十分条件の求め方を教えて欲しいです。どのサイトや参考書も行列式でやっており、むかつきます(私は行列を学校で習えてないので)。答えは

a2(b2)2a^2≠(b-2)^2

です。

解答が長ければ写真でも嬉しいです。

お願いします🤲

ベストアンサー

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まず、東大の過去問で出てくる連立方程式はその式ではありません。以下、出題されている方程式の解について考えることにします。

出題されている方程式は、変数を x,yx,y として

{(2b)x=ay+1(2b)y=ax+1\begin{cases}(2-b)x=ay+1 \\(2-b)y=ax+1\end{cases}

となります。定数部分は 2π2\pi などほかの値でも同じです。


連立方程式がただ一つの解をもつための必要十分条件は、xyxy 平面においてその方程式を直線で表したときに、平行でないかつ一致しないことです。

{(2b)x=ay+1(2b)y=ax+1    {(2b)xay=1ax+(2b)y=1\begin{aligned}&\begin{cases}(2-b)x=ay+1 \\(2-b)y=ax+1\end{cases} \\\iff &\begin{cases}(2-b)x-ay=1 \\-ax+(2-b)y=1\end{cases}\end{aligned}

平行にならないための必要十分条件は、x,yx,y の係数比が等しくならないことだから、

(2b):(a)(a):(2b)    a2(b2)2(2-b):(-a)\neq(-a):(2-b) \iff a^2\neq(b-2)^2が得られます。


このとき、定数部分が等しいので、平行でなければ一致することはありません。

よって、これが求める条件になります。


行列を用いた解説もそれほど難易度が高いわけではないので、もし必要であれば返信をお願いします。

返信(2件)

この方法は思いつきませんでした。ありがとうございます。

「このとき、定数部分が等しいので、平行でなければ一致することはありません。

よって、これが求める条件になります。」

の、”定数部分が等しいので” は必要ですか?平行じゃないなら自動的に一致はないと思ったのですが、、

また、この解法を実際に答案で取る際、a=0かつb=2の場合は、直線自体考えられないので場合分けしたほうがいいと思いますか?

質問が多いですがお願いします🤲

そうですね。平行でないのみで十分ですね。失礼しました。

平行であっても一致すれば解は持つので、唯一の解でなくても良い場合はこの議論が必要ですね。


(a,b)=(0,2)(a,b)=(0,2) は場合分けした方がよいと思います。

質問者からのお礼コメント

質問者からのお礼コメント

ありがとうございます。抜けていた解法を整理できてためになりました。

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