うーん、そうじゃなくて量的な問題っていうか……。

　たとえばある小説があって、10代日本人のうちX人、20代日本人のうちY人が購入を検討する程度にこの小説を好んでいるとしますね。このとき、XとYの大小関係が X>>Y ならこの小説は10代向け、逆に X<<Y なら20代向けと判断するのが自然じゃないですか。
　もともと10代向けと目されるような、すなわち X>>Y を満たす小説だったとしても、時代の流れに伴ってYがXを越えるようなことがあったらその瞬間から適切な呼称はひっくり返るんじゃないのかということです。

＞１）10代向けの物語を好む20代読者という存在を想定することは、論理的に矛盾しない。

　これは同意します。『10代向けの物語を好む20代読者』は存在しうる。
　ただし、10代向けの物語と呼ばれるからには X>>Y を満たすはずなので、そのような20代読者Yは10代読者Xに比べて僅少でなければならないと考えます。

＞２）１であればそれは20代向けの物語だと言い換えることは、意味がない。

　これはそうは思いません。XとYの大小関係によって自動的に決定される"適切な呼称"を常に採用すべきでしょう。
　ラベルを付け替えただけと思われるかもしれませんが、正しいラベルが貼られていることはものごとを分類する上で最も大事なことだと思うので。

　自分としては、"10代向けの物語"という言葉は、外形的な要素によって定義された空っぽの箱で、実際に10代がどんな物語を好むかっていう箱の中身はどんどん入れ替わるもの、というふうに認識しています。なので、３）、４）は箱の中身を決定しないことには答えようがないと感じました。
　たとえば10代向けの物語にも時代のトレンドがありますが、箱の中身が"10年前の流行"だったらまあ懐古趣味だろうなと思うし、"10年前にはなかった傾向"だったらその新鮮さに惹かれている可能性を考えます。個別の作品論であれば、もっと具体的なヒット要因の考察も可能ですが、対象が漠然と『10代向けの物語』ではどうにもふわふわしているように感じます。
　５）、６）が『素朴な仮説』になってしまうのは、『10代向けの物語』の輪郭が曖昧なのでこれ以上踏み込めないため、ということもあるのではないでしょうか。これらの仮説、とくに５）は具体例も反例も探せばいくらでも出せそうで、でもそうやって作品を挙げていくとそのうち10代向けの定義とは？　って話に戻っちゃいそうな気配もあり。全体にいまひとつとりとめのない印象を受けます。