解決済み

数学の質問です。


写真の問題の(3)、(4)に就いてですが、なぜttの取り得る範囲を考えなくて良いのでしょうか?例えば(3)だとxxを満たすttyyを満たさない可能性、yyを満たすttxxを満たさない可能性があると思うのですが…(この言い回しおかしいですかね?)(4)だと前者の心配はなさそうですが、後者の心配は残りそうです…一応、ttの範囲を考えても考えなくても答え自体は同じになるのですが…


回答宜しくお願い致します。

ベストアンサー

ベストアンサー

毎回いい質問されますね。

これ本来はtの範囲もちゃんと考えた方がいいです。



(3)の解答はおそらく次のような論理式の変形を日本語で書いたものだと思います。

求める軌跡をDDとする。座標平面上の点P(x,y)P(x,y)DDに属するとき、

PDP \in D

tR.(x=tかつ y=4t)\Leftrightarrow \exist t \in \mathbb{R} .(x= \sqrt{t} かつ \ y= \sqrt{4-t} )

tR.(x2=tかつx0かつy2=4tかつy0)\Leftrightarrow \exist t \in \mathbb{R} .(x^2=tかつx \geq 0かつy^2=4-tかつy \geq 0)

x0かつy0かつtR.(x2+y2=4かつx2=t)\Leftrightarrow x \geq 0かつy \geq 0かつ \exist t \in \mathbb{R} .(x^2+y^2=4かつx^2=t)

x0かつy0かつx2+y2=4\Leftrightarrow x \geq 0かつy \geq 0かつx^2+y^2=4

よって、DDに属する点P(x,y)P(x,y)x0x \geq 0かつy0y \geq 0かつx2+y2=4x^2+y^2=4を満たす点である。

返信(3件)

回答ありがとうございます。


ontama_udonさんの回答と解答を見比べて気付いたのですが、私が解答を勘違いして居ました。解答の(3)では、3行目で変形後の式からtを消去して居ますが、私は、与えられた式から直接tを消去して居ると思い込んで居ました。いつも良い質問をするねと褒めて頂いたのに申し訳ないです…

(3)で態々0t40 \leqq t \leqq 4を求めて居ないのは、xxyyの範囲を制限して、与式を同値に変形した後、そのxxyyの範囲の制限に因って、連動してttが範囲が制限され、x0y0x\geqq0 \land y\geqq0とすることで自動的にttの範囲を[0,4][0,4]にすることが出来るからと言うことで合って居ますでしょうか?

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!

そのほかの回答(2件)

ttの取り得る範囲を考えるのは、ttの制限をあえて作ってしまうことになるかともいます。そもそも、このttがまんべんなくめちゃくちゃ動き回ってその結果できる曲線を答えないといけないので、もはや考えない方が良い気がします。わざわざttが動けるすべての可能性を潰さなくともそれは結果が教えてくれるので大丈夫だと思いますよ!


つまり、この問いというのは「ttがどこを動けるのか」ではなく「x,yx,yがどう動けるか」だということですね。

返信(7件)

x,yx,yがどう動けるかを考えるのにttの範囲を考える必要はないのですか?

例えば(3)でt=5t=5を代入するとそれに対応するxxは存在しますが、yyは存在しないですよね?そうすると、座標平面上にt=5t=5に対応する点は存在しないことになりますよね?私はこう考えたのですが…

試しに私の解き方で解いて見ますね。


x=tx=\sqrt{t}より0t0 \leqq t

y=4ty=\sqrt{4-t}より0t40 \leqq t \leqq 4

双方を満たすttにのみ、対応する平面上の点が存在するのでttの範囲は0t40 \leqq t \leqq 4

因って0x20 \leqq x \leqq 20y20 \leqq y \leqq 2

条件式からttを消去した式はx2+y2=4x^2+y^2=4

これと0x20 \leqq x \leqq 20y20 \leqq y \leqq 2より、求める曲線はx2+y2=4x^2+y^2=4x0x \geqq 0y0y \geqq 0

補足

すみません、ミスです。


二行目

y=4ty=\sqrt{4-t}より0t40 \leqq t \leqq 4

ではなく、

y=4ty=\sqrt{4-t}よりt4t \leqq 4

です。

Enigmathematicsさんすみません💦年末で忙しいとは思いますが、是非ご返信頂けたら嬉しいです。

お返事遅くなって申し訳ないです!!これよくよく考えてみるとだんだんと私でも訳わからなくなってしまって...

現時点での私の考えを申しますと、おそらく回答は結果論のような感じで範囲の制定を行っているように見えます。(3)(3)の場合は、x=t,y=4tx=\sqrt{t},y=\sqrt{4-t}の中身が正という事だけで答えを出しています。たぶんこれは答えを知っていないと出来ることじゃないかと感じます。対して、(4)(4)の場合はより条件の厳しいほうでttを論証しているのでこちらはより丁寧な解答なので問題はなさそうです。結局のところ、丁寧に範囲を出してあげた方がより厳正な答えが出ることは間違いないので、個人的には解答のほうは大目に見てあげたいかなと勝手に思っています。確実なことが言えずにごめんなさい🙇 また何かあれば補足したいです

補足

ttの範囲を求める必然性について例を挙げて色々と試してみようと思います

分かりました!態々ありがとうございます!

また何か分かったら教えて下さい!

また考えがまとまりましたので、今回の問題にまた触れたいと思います。

(冗長になり申し訳ありません)

解答にはttの範囲を直接で出していないように見えましたが、ちゃんと出していると思います。(3)(3)ではx=t0x=\sqrt{t}≧0としており、これは間接的にt0t≧0を示しているとも取れます。するとy=4ty=\sqrt{4-t}の方はどうなのかとなります。

y=4t0y=\sqrt{4-t}≧0だけで記述していて4t4-tが放っておかれているように見えますが、y0y≧0の時点でttの範囲が自然と決まっていますのでこの状況でttを消去しても矛盾なく結論を出せるという考えです。x,yx,yの動ける範囲を考えるだけで十分、ということでしょうか。


つまり媒介変数に内包されている条件は直接出さなくて良い、そもそもx,yx,yの条件を満たせないttは考える必要もないし存在しないので大丈夫、だと思います。

補足

なんだか最初の主張に戻ったような気がします...

態々ありがとうございます。

実は、他の回答者さんの回答を読んで居る時に気付いたのですが、自分が解答を勘違いして居る部分がありました…勘違いに気付いた後にもう一度解答を吟味して見たらEnigmathematicsさんと同じ結論に至りました。x,yの範囲にtの範囲が含まれて居るので個別にtの範囲を考える必要はないんですよね。


自分のミスに長々と付き合わせて終って申し訳ないです🙇💦

P\mathrm{P} が存在する範囲だけの tt しか考えないから、でいいと思います。

返信(3件)

回答ありがとうございます。


もう少し説明を詳しくお願い出来ますか?数学が苦手なもので…

>>例えば(3)だと xx を満たす ttyy を満たさない可能性、yy を満たす ttxx を満たさない可能性があると思うのですが


xx 座標がとれるのは t0t\geqq0, yy 座標がとれるのは t4t\leqq4 なので、点 P\mathrm{P}xyxy 平面上に存在する、つまり曲線が存在するのは 0t40\leqq t\leqq4 であることが暗示されています。



DoubleExpYuiさんがおっしゃっていることは分かるのですが、写真の解説だと、0t40 \leqq t \leqq 4が考慮されて居ないのではないかと思いました。0t40 \leqq t \leqq 4を考慮すると、0x20 \leqq x \leqq 20y20 \leqq y \leqq 2が分かるので、媒介変数表示された式からttを消去した式と、0x20 \leqq x \leqq 20y20 \leqq y \leqq 2を合わせて考えるべきなのではないのでしょうか?