与えられた連立方程式 $\begin{cases} 4x + 2y - 3 = 0 \\ ax - 3y + c = 0 \end{cases}$ が解を持たないための必要十分条件と、ただ1組の解を持つための必要十分条件を求める問題です。

代数学連立方程式線形代数解の存在条件平行一次方程式
2025/6/20

1. 問題の内容

与えられた連立方程式
$\begin{cases}
4x + 2y - 3 = 0 \\
ax - 3y + c = 0
\end{cases}$
が解を持たないための必要十分条件と、ただ1組の解を持つための必要十分条件を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、連立方程式が解を持たない条件を考えます。連立方程式が解を持たないのは、2つの直線が平行で、かつ一致しない場合です。2つの直線が平行である条件は、xxyyの係数の比が等しいことです。
すなわち、
4a=23\frac{4}{a} = \frac{2}{-3}
となる必要があります。これを解くと、
a=6a = -6
となります。
次に、2つの直線が一致しない条件を考えます。2つの直線が一致するのは、すべての係数の比が等しい場合です。したがって、解を持たないためには、定数項の比がxxyyの係数の比と異なれば良いです。
すなわち、
4a=233c\frac{4}{a} = \frac{2}{-3} \neq \frac{-3}{c}
となる必要があります。a=6a = -6を代入すると、
46=233c\frac{4}{-6} = \frac{2}{-3} \neq \frac{-3}{c}
233c\frac{2}{-3} \neq \frac{-3}{c}
2c92c \neq 9
c92c \neq \frac{9}{2}
したがって、連立方程式が解を持たないための必要十分条件は、a=6a = -6かつc92c \neq \frac{9}{2}となります。
次に、連立方程式がただ1組の解を持つ条件を考えます。これは、2つの直線が平行でない場合です。したがって、xxyyの係数の比が異なる必要があります。
4a23\frac{4}{a} \neq \frac{2}{-3}
a6a \neq -6
したがって、連立方程式がただ1組の解を持つための必要十分条件は、a6a \neq -6となります。

3. 最終的な答え

連立方程式が解を持たないための必要十分条件: a=6a = -6かつc92c \neq \frac{9}{2}
連立方程式がただ1組の解を持つための必要十分条件: a6a \neq -6

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