3つの直線が与えられたとき、これらの直線が三角形を作らないような $a$ の値をすべて求める問題です。三角形ができないのは、3直線が平行であるか、2直線が平行で他の直線がそれらと交わらないか、または3直線が1点で交わるときです。

幾何学直線三角形平行交点連立方程式
2025/8/13

1. 問題の内容

3つの直線が与えられたとき、これらの直線が三角形を作らないような aa の値をすべて求める問題です。三角形ができないのは、3直線が平行であるか、2直線が平行で他の直線がそれらと交わらないか、または3直線が1点で交わるときです。

2. 解き方の手順

(1) y=23x6y = \frac{2}{3}x - 6, y=16x1y = \frac{1}{6}x - 1, y=ax5y = ax - 5 の場合
まず、3直線がすべて平行であることはありません。なぜなら、2316\frac{2}{3} \neq \frac{1}{6} だからです。
次に、2直線が平行な場合を考えます。
* y=ax5y = ax - 5y=23x6y = \frac{2}{3}x - 6 が平行なとき、 a=23a = \frac{2}{3}
* y=ax5y = ax - 5y=16x1y = \frac{1}{6}x - 1 が平行なとき、 a=16a = \frac{1}{6}
最後に、3直線が1点で交わる場合を考えます。
y=23x6y = \frac{2}{3}x - 6y=16x1y = \frac{1}{6}x - 1 の交点を求めます。
23x6=16x1\frac{2}{3}x - 6 = \frac{1}{6}x - 1
4x36=x64x - 36 = x - 6
3x=303x = 30
x=10x = 10
y=16(10)1=1061=46=23y = \frac{1}{6}(10) - 1 = \frac{10}{6} - 1 = \frac{4}{6} = \frac{2}{3}
交点は (10,23)(10, \frac{2}{3}) です。
この点が y=ax5y = ax - 5 上にあるとき、
23=10a5\frac{2}{3} = 10a - 5
2=30a152 = 30a - 15
30a=1730a = 17
a=1730a = \frac{17}{30}
(2) y=12x+4y = \frac{1}{2}x + 4, y=78x2y = \frac{7}{8}x - 2, y=ax+6y = ax + 6 の場合
まず、3直線がすべて平行であることはありません。なぜなら、1278\frac{1}{2} \neq \frac{7}{8} だからです。
次に、2直線が平行な場合を考えます。
* y=ax+6y = ax + 6y=12x+4y = \frac{1}{2}x + 4 が平行なとき、a=12a = \frac{1}{2}
* y=ax+6y = ax + 6y=78x2y = \frac{7}{8}x - 2 が平行なとき、a=78a = \frac{7}{8}
最後に、3直線が1点で交わる場合を考えます。
y=12x+4y = \frac{1}{2}x + 4y=78x2y = \frac{7}{8}x - 2 の交点を求めます。
12x+4=78x2\frac{1}{2}x + 4 = \frac{7}{8}x - 2
4x+32=7x164x + 32 = 7x - 16
3x=483x = 48
x=16x = 16
y=12(16)+4=8+4=12y = \frac{1}{2}(16) + 4 = 8 + 4 = 12
交点は (16,12)(16, 12) です。
この点が y=ax+6y = ax + 6 上にあるとき、
12=16a+612 = 16a + 6
16a=616a = 6
a=616=38a = \frac{6}{16} = \frac{3}{8}

3. 最終的な答え

(1) a=23,16,1730a = \frac{2}{3}, \frac{1}{6}, \frac{17}{30}
(2) a=12,78,38a = \frac{1}{2}, \frac{7}{8}, \frac{3}{8}

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