特殊相対性理論・電磁気学・数学

物理の暗黒面や面白い問題など。

正の実数x,y,zが x≦y≦z, 2(x+y+z)=3xyz, xy,yz,zxは自然数のときの解

2023-07-20 10:12:32 | 算数

正の実数 x, y, z が
  x≦y≦z, 2(x+y+z)=3xyz・・・・・・①
を満たすときの x,y,z を求む。ただし、xy, yz, zx は自然数

という少し、変わった問題があった。


両辺を xyz で割り、a=xy, c=yz, b=zx とおくと、与式は
  1/a+1/b+1/c=3/2・・・・②
となる。さらに
  xy≦zy → a≦c ,  xz≦yz → b≦c → a, b≦c・・・③
となり、②③を満たす整数問題となる。

また、①から
  6x=3・2x≦2(x+y+z)=3xyz → 2≦yz=c・・・・・④
  6z=3・2z≧2(x+y+z)=3xyz → 2≧xy=a・・・・・⑤
 となる。

すると、a=1,2 のみ調べればよい。


1. a=2 のとき
  1/2+1/b+1/c=3/2 → 1/b+1/2≧1/b+1/c=1 (④から) → b≦2
また

  1/b<1/b+1/c=1 → b>1
したがって、b=2 のみとなる。
  b=2 → 1/2+1/c=1 → c=2

2. a=1 のとき

  1/1+1/b+1/c=3/2 → 2/b≧1/b+1/c=1/2 (③から) → 2≧b
したがって
  1/2+1/c≦1/b+1/c=1/2 → 1/c≦0 なので、これを満たす cは無い。


まとめると

 (a,b,c)=(2,2,2)
のみとなる。

すると
 a=b=c=xy=zx=yz=2 → x=y=z → x²=2
 → x=y=z=√2


以上



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