質問<578>2001/7/20
from=のえ
「不等式の表す領域」


この問題がわからないのでおしえてください!!

連立不等式x-y<0,x+y<2,
ax+(2a+3)y<1の表す領域が三角形の内部になるような
定数aの値の範囲を求めよ。


お返事2001/7/28
from=武田




x-y<0より、y>x
x+y<2より、y<-x+2

ax+(2a+3)y<1をaについてまとめると、
a(x+2y)+(3y-1)<0
a(x+2y)+(3y-1)=0とおくと、
任意のaに対して描く直線は、x+2y=0と3y-1=0の交点を
必ず通るから
{x+2y=0
{3y-1=0

   1      2
∴y=― 、 x=-― 
   3      3
したがって、
     2 1
交点A(-―,― )
     3 3

a(x+2y)+(3y-1)=0より、

  -3y+1
a=―――――
   x+2y
            1
x+2y≠0より、y=-―xを除く。
            2

領域はax+(2a+3)y<1より、
(2a+3)y<-ax+1
①2a+3>0のとき
     a     1
y<-――――x+――――
   2a+3  2a+3
直線の下部が領域となる。
   3
a>-―
   2

三角形の内部になるには、
点Aを通り、y=xと傾きが同じ直線が限界線だから
  1     2
y-―=1(x+― )
  3     3

x=0のとき、y=1より、
  -3+1
a=――――=-1
   0+2

  3
∴-―<a<-1 
  2

②2a+3<0のとき
     a     1
y>-――――x+――――
   2a+3  2a+3
直線の上部が領域となる。
   3
a<-―
   2

三角形の内部になるには、
点Aを通り、y=-x+2と傾きが同じ直線が限界線だから
  1      2
y-―=-1(x+― )
  3      3

          1
x=0のとき、y=-― より、
          3

  1+1
a=――――=-3
    2
  0-―
    3

       3
∴-3<a<-― 
       2

③2a+3=0のとき
0<-ax+1
ax<1
   3      2
a=-―より、x>-―
   2      3
垂直線の右側が領域となる。

したがって、①②③より、

 -3<a<-1 ………(答)