$ab > 0$ かつ $ac < 0$ のとき、直線 $ax + by + c = 0$ は座標平面の第1象限(ア)、第2象限(イ)、第3象限(ウ)、第4象限(エ)のどの象限を通らないかを答える問題です。

代数学一次関数不等式座標平面象限
2025/7/16

1. 問題の内容

ab>0ab > 0 かつ ac<0ac < 0 のとき、直線 ax+by+c=0ax + by + c = 0 は座標平面の第1象限(ア)、第2象限(イ)、第3象限(ウ)、第4象限(エ)のどの象限を通らないかを答える問題です。

2. 解き方の手順

まず、ab>0ab > 0 という条件から、aabb は同符号であることがわかります。つまり、a>0a > 0 かつ b>0b > 0、または a<0a < 0 かつ b<0b < 0 のいずれかです。
次に、ac<0ac < 0 という条件から、aacc は異符号であることがわかります。つまり、a>0a > 0 ならば c<0c < 0 であり、a<0a < 0 ならば c>0c > 0 です。
直線の方程式 ax+by+c=0ax + by + c = 0 を変形して、y=abxcby = -\frac{a}{b}x - \frac{c}{b} とします。
ここで、aabb が同符号であることから、ab<0-\frac{a}{b} < 0 となり、この直線は右下がりの直線であることがわかります。
次に、切片 cb-\frac{c}{b} の符号を考えます。
- a>0a > 0 かつ b>0b > 0 かつ c<0c < 0 の場合: cb>0-\frac{c}{b} > 0 となり、y切片は正です。
- a<0a < 0 かつ b<0b < 0 かつ c>0c > 0 の場合: cb>0-\frac{c}{b} > 0 となり、y切片は正です。
いずれの場合も y切片は正なので、直線は必ず第1象限(ア)と第2象限(イ)を通ります。
ax+by+c=0ax+by+c = 0 より ax+by=cax+by = -c
- a>0a>0 かつ b>0b>0 かつ c<0c<0 のとき、 c>0-c>0xx \to -\inftyのとき、axaxは負の大きい値になる必要があるので、第3象限(ウ)を通ります。
- a<0a<0 かつ b<0b<0 かつ c>0c>0 のとき、 c<0-c<0xx \to \inftyのとき、axaxは負の大きい値になる必要があるので、第4象限(エ)を通ります。
よって通らないのはどちらの場合にも第4象限(エ)です。

3. 最終的な答え

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