問題は、「$|x+y|=0$ は $|x|+|y|=0$ であるための何条件か」を問うています。つまり、十分条件、必要条件、必要十分条件、またはどれでもないかを答える必要があります。

代数学絶対値不等式必要十分条件同値性
2025/3/27

1. 問題の内容

問題は、「x+y=0|x+y|=0x+y=0|x|+|y|=0 であるための何条件か」を問うています。つまり、十分条件、必要条件、必要十分条件、またはどれでもないかを答える必要があります。

2. 解き方の手順

(1) x+y=0|x+y|=0 のとき、 x+y=0x+y=0 が成り立ちます。したがって、y=xy = -x です。
(2) x+y=0|x|+|y|=0 のとき、x0|x|\geq 0 かつ y0|y|\geq 0 であることから、x=0|x|=0 かつ y=0|y|=0 でなければなりません。したがって、x=0x=0 かつ y=0y=0 です。
(3) x+y=0|x+y|=0 ならば x+y=0|x|+|y|=0 かを検討します。x+y=0|x+y|=0 ならば x+y=0x+y=0、つまり y=xy = -x です。このとき、x+y=x+x=x+x=2x|x|+|y|=|x|+|-x|=|x|+|x|=2|x| となります。x+y=0|x+y|=0 から 2x=02|x|=0 が導かれるためには、x=0x=0 である必要があります。したがって、y=0y=0 となり、x=0x=0 かつ y=0y=0 が導かれます。つまり、x+y=0|x|+|y|=0 が成り立ちます。
(4) x+y=0|x|+|y|=0 ならば x+y=0|x+y|=0 かを検討します。x+y=0|x|+|y|=0 ならば x=0x=0 かつ y=0y=0 です。このとき、x+y=0+0=0|x+y|=|0+0|=0 となるので、x+y=0|x+y|=0 が成り立ちます。
(5) 上記(3)と(4)から、x+y=0|x+y|=0 であることと x+y=0|x|+|y|=0 であることは同値です。

3. 最終的な答え

必要十分条件

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