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それでは、いよいよ核心に入っていきましょう。 連立方程式の解がない条件とは?
今回挑戦する問題はこちら \(a\)を定数とする。\(x, y\)についての連立方程式 $$\large{\begin{eqnarray} \left\{ \begin{array}{l}(-a^2+7a-6)x+2y=4 \\ax+y=a \end{array} \right. \end{eqnarray}}$$ の解が存在しないとき、\(a\)の値を求めよ。 難関高校の入試に出題された連立方程式に関する問題です。 ぜひ、挑戦してみましょう! 連立方程式の解が存在しないとは? 方程式 高校入試 数学 良問・難問. この問題を解く上で、大切なポイントを確認しておきましょう。 連立方程式の解が存在しないとは? ここで1つ思い出しておきたいのは ともに一次式である連立方程式の解とは、2直線の交点と同じである。 ということです。 つまり 連立方程式の解が存在しないとは 『2直線が平行であり、交点を持たない』 ということになります。 今回の問題では 2つの方程式を直線として考え それらが平行になる(傾きが等しくなる)ときを求めれば良いということになります。 問題の指針 それぞれの直線が平行になれば交点を持たないので解は存在しない。 よって、それぞれの傾きを求め、それらが等しくなるときの\(a\)の値を求めればよい。 問題の解法 それぞれの傾きを求めていきましょう。 まずは、\((-a^2+7a-6)x+2y=4\) 式が複雑なので、慎重に式変形していきましょうね! $$(-a^2+7a-6)x+2y=4$$ $$2y=-(-a^2+7a-6)x+4$$ $$y=\frac{a^2-7a+6}{2}x+2$$ よって、傾きは $$\frac{a^2-7a+6}{2}$$ であることがわかります。 次は、\(ax+y=a\) こちらはシンプルで簡単ですね! $$ax+y=a$$ $$y=-ax+a$$ よって、傾きは\(-a\)ということがわかりました。 それぞれの傾きが等しくなれば平行になるので $$\frac{a^2-7a+6}{2}=-a$$ この方程式を解いて\(a\)の値を求めます。 $$\frac{a^2-7a+6}{2}\times 2=-a\times 2$$ $$a^2-7a+6=-2a$$ $$a^2-5a+6=0$$ $$(a-3)(a-2)=0$$ $$a=3, 2$$ このように、それぞれの式が平行になるのは \(a=3, 2\)のときであるとわかりました。 よっしゃ!答え出たぜ!
題材: 開成高校、國學院大學久我山高校 難易度 : ★★★★★ ☆☆☆☆☆ ↓ 授業動画はこちらです ↓ どうも、サカタです☆ この 講座『猫に数学』では、おもにハイレベルな中学数学をメインに解説 していきます★ 高校入試の数学を独学していこうという中学生のためのお助けページとなれば幸いです。 今回は、高校入試数学でよく使われる手法 『連立方程式』 についての難問パターンをとりあげ解説していきます。 また、具体的な入試対策用として、 開成高校、國學院大學久我山高校 の数学入試問題の過去問を引用しつつ、話を進めていきますね。 今回の扱うテーマであり、目標とするレベルの問題はこれです。 目標レベル:開成高校の数学(2016年の過去問) 引用: 開成高校:2016年(平成28年) これが今回、目標とするレベルの問題ですが、この難問の解説をしていく前に、いろいろと話さないといけないことがあります。 特に、 連立方程式の解がないとはどういうことか? ということを説明していく前に、 連立方程式の解ってなに? ということも話していこうと思います。 連立方程式の解がないってどういうこと? 連立方程式の解について、あなたはきちんと理解していますか? このことについて問題にしてくる高校入試問題が、主に難関校で見られます。 なので、まずは、連立方程式の基本から説明していきます。 え? 連立方程式の解が存在しないってどういうこと? そもそも連立方程式の解ってどういう意味? 連立方程式ってなんやったっけ? などなど、いろいろな疑問が浮上してくると思います。 一応、教科書レベルの範囲外かつ、高校数学で扱うテーマではあるのですが、 連立方程式の本質を理解すれば、そのまま入試問題で対応できる話になっています。 なので、できるだけ難しい言い回しは省いて説明していきます。 最終的な目標レベルとしては、難関校、開成高校の数学過去問を解けるようになりましょう。 そもそも連立方程式って何やったっけ? 最初に考えなければいけないのは、 連立方程式の解とは、つまりなんなのか? ということです。 この開成高校の過去問には、『連立方程式に解がないとき』という前提がありますが、 そもそも連立方程式の「解がある」「解がない」とはどういうことなのでしょうか? 中学数学で習う範囲においては、ほとんどすべてが「解がある」という前提で問題がつくられています。 なので、そもそも「この連立方程式には解があるのかないのか」などということは多くの中学生は考えたりもしません。 ここで、連立方程式についての基本的な理解を確認していきましょう。 この問題を見てください。 【問題:□に数字を入れて、等式を完成させましょう】 これは僕が家庭教師で、小学生に足し算の計算を指導する際、よく解かせていた問題です。 (現在は小学生の指導はしていませんが。) この場合、答えは複数ありますし、答えを整数に限定しなければ、無限に解答していくことができます。(例:3.