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重要 例題 22 条件式のある恒等式
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2x+y-3z=3, 3x+2y-z=2 を満たすすべての実数x, y, z に対して,
px2+qy2+rz2=12 が成立するような定数, 4, rの値を求めよ。
CHART & SOLUTION
条件式の扱い
文字を減らす方針で,計算しやすいように
すべてのx,y,zといっても, x, y, zの間には次の関係がある。
2x+y-3z=3 ...... 1, 3x+2y-z=2...... ②
[立命館大]
基本18
1
3
つまり、 ①,②は条件式であるから, 文字を消去する方針で解く。 あとの計算がしやすいよ
うに消去する文字に注意する。 ここではx,yをzで表して, 2 だけの恒等式を考える (下
の副文参照)。 ・・・・... ①
解答
2x+y-3z=3 ...... 1,
x-5z=4
3x+2y-z=2・・・・・・ ② とする。
ゆえに x=5z+4
① ×2-② から
① ×3-② ×2 から
-y-7z=5 ゆえに y=-7z-5
これらを px2+qy2+rz2=12 に代入すると
p(5z+4)2+g(-7z-5)2+rz²=12
よって p(25z+40z+16)+α(4922+70z+25)+rz2=12
左辺をぇについて整理すると
(25p+49g+rz2+10(4p+7g)z+(16p+25g)=12
この等式がzについての恒等式となるのは, 両辺の同じ次数
の項の係数が等しいときであるから
25p+49g+r=0 ...... 3
4p+7g=0
4
16p+25g=12
(5)
④×4-⑤ から
3q=-12
ゆえに q=-4
よって、④から p=7
更に③から
175-196+r=0
ゆえに r=21
消去する文字が
xの場合:
① x3-② ×2 から
-y-7z=5
yの場合:
①×2 ② から
x-5z=4
Zの場合:
①-② ×3 から
-7x-5y=-3
となる。 これらを変形
するとき なるべく係数
が大きくならず 分数が
出てこないように考え
て消去する文字を決め
るとよい。
PRACTICE 22Ⓡ
(1) 2x-y-30 を満たすすべてのx,yに対してax2+by2+2cx-9=0 が成り立
つとき,定数a, b, c の値を求めよ。
(2) x+y+z=2,x-y-5z=0を満たすx, y, zの任意の値に対して、常に
a(2-x)2+6(2-y)'+c(2-z)2=35 となるように定数a, b, c の値を定めよ。
〔武庫川女子大】