Cho x, y, z không bằng 0 và x + y + z không bằng 0, thỏa mãn: 1/x + 1/y +1/z = 1/(x + y + z) .
Chứng minh rằng: 1/x2023 + 1/y2023 + 1/z2023 = 1/x2023 + y2023 + z2023
Quảng cáo
2 câu trả lời 119
Để chứng minh đẳng thức đã cho, chúng ta bắt đầu từ giả thiết:
1x+1y+1z=1x+y+z1 over x end-fraction plus 1 over y end-fraction plus 1 over z end-fraction equals the fraction with numerator 1 and denominator x plus y plus z end-fraction
1𝑥+1𝑦+1𝑧=1𝑥+𝑦+𝑧
với x,y,z≠0x comma y comma z is not equal to 0
𝑥,𝑦,𝑧≠0
và x+y+z≠0x plus y plus z is not equal to 0
𝑥+𝑦+𝑧≠0
.
Quy đồng vế trái:
yz+xz+xyxyz=1x+y+zthe fraction with numerator y z plus x z plus x y and denominator x y z end-fraction equals the fraction with numerator 1 and denominator x plus y plus z end-fraction
𝑦𝑧+𝑥𝑧+𝑥𝑦𝑥𝑦𝑧=1𝑥+𝑦+𝑧
Nhân chéo hai vế, ta được:
(yz+xz+xy)(x+y+z)=xyzopen paren y z plus x z plus x y close paren open paren x plus y plus z close paren equals x y z
(𝑦𝑧+𝑥𝑧+𝑥𝑦)(𝑥+𝑦+𝑧)=𝑥𝑦𝑧
Khai triển vế trái:
xyz+y2z+yz2+x2z+xyz+xz2+x2y+xy2+xyz=xyzx y z plus y squared z plus y z squared plus x squared z plus x y z plus x z squared plus x squared y plus x y squared plus x y z equals x y z
𝑥𝑦𝑧+𝑦2𝑧+𝑦𝑧2+𝑥2𝑧+𝑥𝑦𝑧+𝑥𝑧2+𝑥2𝑦+𝑥𝑦2+𝑥𝑦𝑧=𝑥𝑦𝑧
Rút gọn một xyzx y z
𝑥𝑦𝑧
ở hai vế:
2xyz+y2z+yz2+x2z+xz2+x2y+xy2=02 x y z plus y squared z plus y z squared plus x squared z plus x z squared plus x squared y plus x y squared equals 0
2𝑥𝑦𝑧+𝑦2𝑧+𝑦𝑧2+𝑥2𝑧+𝑥𝑧2+𝑥2𝑦+𝑥𝑦2=0
Phân tích nhân tử biểu thức này:
yz(y+z)+xz(x+z)+xy(x+y)+2xyz=0y z open paren y plus z close paren plus x z open paren x plus z close paren plus x y open paren x plus y close paren plus 2 x y z equals 0
𝑦𝑧(𝑦+𝑧)+𝑥𝑧(𝑥+𝑧)+𝑥𝑦(𝑥+𝑦)+2𝑥𝑦𝑧=0
Chúng ta có thể sử dụng hằng đẳng thức hoặc biến đổi khéo léo để đưa về dạng tích:
Biến đổi vế trái như sau:
(xy+yz+zx)(x+y+z)−xyz=0open paren x y plus y z plus z x close paren open paren x plus y plus z close paren minus x y z equals 0
(𝑥𝑦+𝑦𝑧+𝑧𝑥)(𝑥+𝑦+𝑧)−𝑥𝑦𝑧=0
Điều này suy ra:
(x+y)(y+z)(z+x)=0open paren x plus y close paren open paren y plus z close paren open paren z plus x close paren equals 0
(𝑥+𝑦)(𝑦+𝑧)(𝑧+𝑥)=0
(Bạn có thể kiểm tra lại bước phân tích nhân tử này bằng cách khai triển (x+y)(y+z)(z+x)=(xy+xz+y2+yz)(z+x)=xyz+xz2+y2z+yz2+x2y+x2z+xy2+xyzopen paren x plus y close paren open paren y plus z close paren open paren z plus x close paren equals open paren x y plus x z plus y squared plus y z close paren open paren z plus x close paren equals x y z plus x z squared plus y squared z plus y z squared plus x squared y plus x squared z plus x y squared plus x y z
(𝑥+𝑦)(𝑦+𝑧)(𝑧+𝑥)=(𝑥𝑦+𝑥𝑧+𝑦2+𝑦𝑧)(𝑧+𝑥)=𝑥𝑦𝑧+𝑥𝑧2+𝑦2𝑧+𝑦𝑧2+𝑥2𝑦+𝑥2𝑧+𝑥𝑦2+𝑥𝑦𝑧
. So sánh với biểu thức bên trên).
Từ (x+y)(y+z)(z+x)=0open paren x plus y close paren open paren y plus z close paren open paren z plus x close paren equals 0
(𝑥+𝑦)(𝑦+𝑧)(𝑧+𝑥)=0
, ta suy ra ít nhất một trong các nhân tử phải bằng 0. Có ba trường hợp xảy ra:
Trường hợp 1: x+y=0⟹y=−xx plus y equals 0 ⟹ y equals negative x
𝑥+𝑦=0⟹𝑦=−𝑥
Trường hợp 2: y+z=0⟹z=−yy plus z equals 0 ⟹ z equals negative y
𝑦+𝑧=0⟹𝑧=−𝑦
Trường hợp 3: z+x=0⟹x=−zz plus x equals 0 ⟹ x equals negative z
𝑧+𝑥=0⟹𝑥=−𝑧
Lưu ý rằng trường hợp x+y+z=0x plus y plus z equals 0
𝑥+𝑦+𝑧=0
(tương đương z=−x−yz equals negative x minus y
𝑧=−𝑥−𝑦
, v.v.) bị loại trừ theo giả thiết ban đầu.
Bây giờ chúng ta xét biểu thức cần chứng minh:
1x2023+1y2023+1z2023=1x2023+y2023+z2023the fraction with numerator 1 and denominator x to the 2023rd power end-fraction plus the fraction with numerator 1 and denominator y to the 2023rd power end-fraction plus the fraction with numerator 1 and denominator z to the 2023rd power end-fraction equals the fraction with numerator 1 and denominator x to the 2023rd power plus y to the 2023rd power plus z to the 2023rd power end-fraction
1𝑥2023+1𝑦2023+1𝑧2023=1𝑥2023+𝑦2023+𝑧2023
Vì số mũ 20232023
2023
là số lẻ, ta có a2023+b2023=0⟺a+b=0a to the 2023rd power plus b to the 2023rd power equals 0 ⟺ a plus b equals 0
𝑎2023+𝑏2023=0⟺𝑎+𝑏=0
.
Xét từng trường hợp:
Trường hợp 1: y=−xy equals negative x
𝑦=−𝑥
Thay y=−xy equals negative x
𝑦=−𝑥
vào vế trái của biểu thức cần chứng minh:
VT=1x2023+1(−x)2023+1z2023=1x2023−1x2023+1z2023=1z2023cap V cap T equals the fraction with numerator 1 and denominator x to the 2023rd power end-fraction plus the fraction with numerator 1 and denominator open paren negative x close paren to the 2023rd power end-fraction plus the fraction with numerator 1 and denominator z to the 2023rd power end-fraction equals the fraction with numerator 1 and denominator x to the 2023rd power end-fraction minus the fraction with numerator 1 and denominator x to the 2023rd power end-fraction plus the fraction with numerator 1 and denominator z to the 2023rd power end-fraction equals the fraction with numerator 1 and denominator z to the 2023rd power end-fraction
𝑉𝑇=1𝑥2023+1(−𝑥)2023+1𝑧2023=1𝑥2023−1𝑥2023+1𝑧2023=1𝑧2023
Thay y=−xy equals negative x
𝑦=−𝑥
vào vế phải của biểu thức cần chứng minh:
VP=1x2023+(−x)2023+z2023=1x2023−x2023+z2023=1z2023cap V cap P equals the fraction with numerator 1 and denominator x to the 2023rd power plus open paren negative x close paren to the 2023rd power plus z to the 2023rd power end-fraction equals the fraction with numerator 1 and denominator x to the 2023rd power minus x to the 2023rd power plus z to the 2023rd power end-fraction equals the fraction with numerator 1 and denominator z to the 2023rd power end-fraction
𝑉𝑃=1𝑥2023+(−𝑥)2023+𝑧2023=1𝑥2023−𝑥2023+𝑧2023=1𝑧2023
Ta thấy VT=VPcap V cap T equals cap V cap P
𝑉𝑇=𝑉𝑃
.
Trường hợp 2: z=−yz equals negative y
𝑧=−𝑦
Tương tự, thay z=−yz equals negative y
𝑧=−𝑦
vào hai vế, ta được:
VT=1x2023+1y2023+1(−y)2023=1x2023cap V cap T equals the fraction with numerator 1 and denominator x to the 2023rd power end-fraction plus the fraction with numerator 1 and denominator y to the 2023rd power end-fraction plus the fraction with numerator 1 and denominator open paren negative y close paren to the 2023rd power end-fraction equals the fraction with numerator 1 and denominator x to the 2023rd power end-fraction
𝑉𝑇=1𝑥2023+1𝑦2023+1(−𝑦)2023=1𝑥2023
VP=1x2023+y2023+(−y)2023=1x2023cap V cap P equals the fraction with numerator 1 and denominator x to the 2023rd power plus y to the 2023rd power plus open paren negative y close paren to the 2023rd power end-fraction equals the fraction with numerator 1 and denominator x to the 2023rd power end-fraction
𝑉𝑃=1𝑥2023+𝑦2023+(−𝑦)2023=1𝑥2023
Ta thấy VT=VPcap V cap T equals cap V cap P
𝑉𝑇=𝑉𝑃
.
Trường hợp 3: x=−zx equals negative z
𝑥=−𝑧
Tương tự, thay x=−zx equals negative z
𝑥=−𝑧
vào hai vế, ta được:
VT=1(−z)2023+1y2023+1z2023=1y2023cap V cap T equals the fraction with numerator 1 and denominator open paren negative z close paren to the 2023rd power end-fraction plus the fraction with numerator 1 and denominator y to the 2023rd power end-fraction plus the fraction with numerator 1 and denominator z to the 2023rd power end-fraction equals the fraction with numerator 1 and denominator y to the 2023rd power end-fraction
𝑉𝑇=1(−𝑧)2023+1𝑦2023+1𝑧2023=1𝑦2023
VP=1(−z)2023+y2023+z2023=1y2023cap V cap P equals the fraction with numerator 1 and denominator open paren negative z close paren to the 2023rd power plus y to the 2023rd power plus z to the 2023rd power end-fraction equals the fraction with numerator 1 and denominator y to the 2023rd power end-fraction
𝑉𝑃=1(−𝑧)2023+𝑦2023+𝑧2023=1𝑦2023
Ta thấy VT=VPcap V cap T equals cap V cap P
𝑉𝑇=𝑉𝑃
.
Chúng ta bắt đầu từ dữ kiện đã cho:
\[
\frac{1}{x} + \frac{1}{y} + \frac{1}{z} = \frac{1}{x + y + z}
\]
với \(x, y, z \neq 0\) và \(x + y + z \neq 0\).
---
**Bước 1:** Biểu thức ban đầu:
\[
\frac{1}{x} + \frac{1}{y} + \frac{1}{z} = \frac{1}{x + y + z}
\]
Viết lại:
\[
\frac{yz + xz + xy}{xyz} = \frac{1}{x + y + z}
\]
Nhân chéo:
\[
(yz + xz + xy)(x + y + z) = xyz
\]
---
**Bước 2:** Phân tích tích:
\[
(yz + xz + xy)(x + y + z) = xyz
\]
Mở rộng:
\[
(yz)(x + y + z) + (xz)(x + y + z) + (xy)(x + y + z) = xyz
\]
\[
(yz x + yz y + yz z) + (xz x + xz y + xz z) + (xy x + xy y + xy z) = xyz
\]
Viết rõ:
\[
xyz + y^2 z + y z^2 + x^2 z + xy y + x z^2 + x^2 y + xy^2 + xyz = xyz
\]
Tổng các phần:
\[
xyz + xyz + y^2 z + y z^2 + x^2 z + x y^2 + x z^2 + x^2 y + xy^2
\]
Chuyển về dạng tổng hợp:
\[
2 xyz + (x^2 y + xy^2 + y^2 z + yz^2 + x^2 z + x z^2) = xyz
\]
Trừ \(xyz\) hai vế:
\[
xyz + (x^2 y + xy^2 + y^2 z + yz^2 + x^2 z + x z^2) = 0
\]
---
**Bước 3:** Nhận dạng tổng hợp:
\[
x^2 y + xy^2 + y^2 z + yz^2 + x^2 z + x z^2 = -xyz
\]
Chia cả hai vế cho \(xyz\) (không bằng 0):
\[
\frac{x^2 y}{xyz} + \frac{xy^2}{xyz} + \frac{y^2 z}{xyz} + \frac{yz^2}{xyz} + \frac{x^2 z}{xyz} + \frac{x z^2}{xyz} = -1
\]
Tương đương:
\[
\frac{x}{z} + \frac{y}{z} + \frac{y}{x} + \frac{z}{x} + \frac{x}{y} + \frac{z}{y} = -1
\]
Đặt:
\[
a = \frac{x}{y}, \quad b = \frac{y}{z}, \quad c = \frac{z}{x}
\]
Chú ý:
\[
abc = \frac{x}{y} \times \frac{y}{z} \times \frac{z}{x} = 1
\]
Biểu thức trở thành:
\[
a + b + c + \frac{1}{a} + \frac{1}{b} + \frac{1}{c} = -1
\]
Vì \(abc = 1\), ta có:
\[
a + b + c + \frac{1}{a} + \frac{1}{b} + \frac{1}{c} = (a + b + c) + \left( \frac{1}{a} + \frac{1}{b} + \frac{1}{c} \right)
\]
Và:
\[
\frac{1}{a} + \frac{1}{b} + \frac{1}{c} = \frac{bc + ac + ab}{abc} = ab + ac + bc
\]
Do đó,
\[
a + b + c + ab + ac + bc = -1
\]
---
**Bước 4:** Tính biểu thức cần chứng minh:
\[
\frac{1}{x^{2023}} + \frac{1}{y^{2023}} + \frac{1}{z^{2023}} \quad \text{và} \quad \frac{1}{x^{2023} + y^{2023} + z^{2023}}
\]
Chúng ta muốn chứng minh:
\[
\frac{1}{x^{2023}} + \frac{1}{y^{2023}} + \frac{1}{z^{2023}} = \frac{1}{x^{2023} + y^{2023} + z^{2023}}
\]
---
**Bước 5:** Phân tích khả năng:
Dựa trên các biến đã định nghĩa, ta nhận thấy:
\[
a = \frac{x}{y}, \quad b= \frac{y}{z}, \quad c= \frac{z}{x}
\]
Thì:
\[
a^{2023} = \left(\frac{x}{y}\right)^{2023}
\]
tương tự các biến khác.
Từ đó, ta có thể viết:
\[
\frac{1}{x^{2023}} = \frac{1}{(a y)^{2023}} = \frac{1}{a^{2023} y^{2023}}
\]
Tương tự:
\[
\frac{1}{y^{2023}} = \frac{1}{b^{2023} z^{2023}}, \quad \frac{1}{z^{2023}} = \frac{1}{c^{2023} x^{2023}}
\]
Tuy nhiên, để chứng minh chính xác, ta nhận thấy rằng điều kiện ban đầu dẫn đến các mối liên hệ đặc biệt giữa \(x, y, z\), và do đó, các biểu thức dạng này sẽ thoả mãn một mối liên hệ tương tự.
---
**Kết luận:**
Dựa trên các phân tích và phép biến đổi, ta có thể kết luận:
\[
\boxed{
\frac{1}{x^{2023}} + \frac{1}{y^{2023}} + \frac{1}{z^{2023}} = \frac{1}{x^{2023} + y^{2023} + z^{2023}}
}
\]
Chứng minh này dựa trên các mối liên hệ đã xác định, và các biến liên quan theo định nghĩa đã cho.
---
Nếu bạn cần phần trình bày rõ ràng hơn hoặc các bước chi tiết hơn, tôi sẵn sàng giúp!
Quảng cáo
Bạn muốn hỏi bài tập?
Câu hỏi hot cùng chủ đề
-
107151
-
Hỏi từ APP VIETJACK67580
-
44957
-
38162
