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連立不等式の表す領域


なぜ「AND(積集合)」になるのか

連立不等式とは「複数の不等式を同時に満たす」条件です。

「全ての条件を同時に満たす点の集合」は、各不等式が表す領域の共通部分(積集合・AND)です。

例えば

$$ \begin{cases} x + y \leq 4 \\ x \geq 0 \\ y \geq 0 \end{cases} $$

の表す領域は、3つの半平面の共通部分であり、原点を頂点とする三角形領域です。


頂点の求め方

連立不等式の表す領域の頂点は、境界線同士の交点です。

交点を求める手順:

  1. 境界線の方程式を連立して解く
  2. 求めた点が全ての不等式を満たすか確認する

例えば直線 \( \ell_1 \) と \( \ell_2 \) の交点を求めるには、2本の直線の方程式を連立方程式として解きます。

連立不等式で生じる二次不等式との組み合わせは 二次不等式の連立 も参照してください。


頂点の確認

求めた交点が領域の頂点であることを確認するには、全ての不等式に代入して成立するかチェックします。

境界線の交点が全ての不等式を「ちょうど等号で」満たすことを確認するのが最も確実です(等号を満たす点は境界上にある)。


連立不等式の図


まとめ

手順 内容
各不等式の領域を求める 境界線を描き、テスト点で領域を確定
共通部分を求める 全ての不等式を同時に満たす部分(AND)
頂点を求める 境界線の交点を連立方程式で解く
頂点の確認 全ての不等式に代入して確認

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