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変数の変換
はじめにxとxの関係式を立てているのに、最後にただ単に文字を入れ替えるだけでいいのでしょうか?なぜかわかりません。

回答
大文字のX,Yは今考えている点のx座標、y座標です。
ですから、大文字のX、Yの関係は、すなわち考えている点のx座標とy座標の関係ですから、それが図形の方程式です。答としては大文字のままでなく、普通の座標系の小文字のx、yを使って答えます。
これで大丈夫ですか?
解説1行目に出てきているx,yと最後の解答のxy平面のx,yは別物だということですか?
それはどう捉えても大丈夫です。同じ平面である必要はないですよ。 x座標とy座標の関係を図示するので。 かえって別の平面と考えた方がいいでしょう。
自分で解いたときに、XとYの不等式まで出すことができて、そこからその不等式を解説1行目の式に代入してxとyの式にしようとしたら答えが出ませんでした。。