与えられた命題 $p$ と $q$ の関係を考察する問題です。 命題 $p$ は「$|x+y| = |x| + |y|$」であり、命題 $q$ は「$xy \ge 0$」です。 これらの命題の真偽を調べ、必要であれば反例を挙げることで、命題間の関係を明らかにします。

代数学絶対値不等式命題必要十分条件
2025/5/31

1. 問題の内容

与えられた命題 ppqq の関係を考察する問題です。
命題 pp は「x+y=x+y|x+y| = |x| + |y|」であり、命題 qq は「xy0xy \ge 0」です。
これらの命題の真偽を調べ、必要であれば反例を挙げることで、命題間の関係を明らかにします。

2. 解き方の手順

まず、x+y=x+y|x+y| = |x| + |y| が成り立つ条件を考えます。絶対値の性質から、x+yx+y が正または0の場合、x+y=x+y|x+y| = x+yとなり、負の場合、x+y=(x+y)|x+y| = -(x+y) となります。
同様に、x|x|は、x0x \ge 0ならxxx<0x<0ならx-xとなり、y|y|は、y0y \ge 0ならyyy<0y<0ならy-yとなります。
x+y=x+y|x+y| = |x| + |y|が成り立つのは、xxyyが同符号であるか、少なくとも一方が0の場合です。 これは、xy0xy \ge 0と同値です。
xy0xy \ge 0は、xxyyが同符号(両方正または両方負)か、少なくとも一方が0であることを意味します。
したがって、x+y=x+y|x+y| = |x| + |y| が成り立つための必要十分条件は xy0xy \ge 0 であると言えます。

3. 最終的な答え

x+y=x+y|x+y| = |x| + |y| が成り立つことと、xy0xy \ge 0 が成り立つことは同値である。

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