【2022群馬大学・医学部(一部)】
座標平面上で,不等式 \(\displaystyle\frac{2^{x+2}}{3^{y-2}}+\displaystyle\frac{3^y}{2^{x-1}}≦18\) を満たす点 \((x,y)\) 全体の集合を \(D\) とする.\(D\) を図示せよ.
解答・解説
\(\displaystyle\frac{2^{x+2}}{3^{y-2}}+\displaystyle\frac{3^y}{2^{x-1}}≦18\)
\(\iff\) \(\displaystyle\frac{2^2\cdot 2^{x}}{3^{-2}\cdot 3^{y}}+\displaystyle\frac{3^y}{2^{-1}\cdot 2^{x}}≦18\)
\(\iff\) \(36\cdot\displaystyle\frac{2^x}{3^y}+2\cdot\displaystyle\frac{3^y}{2^x}≦18\)
\(\iff\) \(18\cdot\displaystyle\frac{2^x}{3^y}+\displaystyle\frac{3^y}{2^x}≦9\)
\(t=\displaystyle\frac{2^x}{3^y}\) ( \(t>0\) ) とおくと
\(18t+\displaystyle\frac{1}{t}≦9\)
両辺を \(t\) ( \(>0\) ) 倍すると
\(18t^2-9t+1≦0\)
\((6t-1)(3t-1)≦0\)
\(\displaystyle\frac{1}{6}≦t≦\displaystyle\frac{1}{3}\)
\(\displaystyle\frac{1}{6}≦\displaystyle\frac{2^x}{3^y}≦\displaystyle\frac{1}{3}\)
\(\iff\) \(3\cdot 2^x ≦3^y≦6\cdot 2^x=3\cdot 2^{x+1}\)
底を \(3\) とする対数をとると
\((\log_{3}2)x+1≦y≦(\log_{3}2)x+\log_{3}2+1\)
求める領域は上記の斜線部.ただし境界線を含む.
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