保持优雅
若ab+a+1a+bc+b+1b+ca+c+1c=1, 求证: abc=1.
这道题李老师研究了五天。 用了两天想办法做出来。 再用三天不断思考,这道题的底层逻辑是什么?
直接对左边通分, 运算量会多大?
左边有三个分式, 分母分别有三项, 通分的时候, 分母就会有3个3项相乘, 如果要去括号, 最多就会出现3*3*3=27项(乘法原理)!这还只是分母相乘得到的新分母,还没考虑到分子。
尽量避免这样可怕的爆炸!
灵机一动: 这是个分式方程, 右边是一个简单的常数1
那我们把三个分式的一个弄到等号右边去, 左边分母通分不就变成了3*3项吗?9项可比27项要好多了!
原等式等价于:
ab+a+1a+bc+b+1b=1-ca+c+1c
谢天谢地, 这样一来,右边也不复杂了:
ab+a+1a+bc+b+1b=ca+c+1ca+1
让等式两边“均衡”、“对称”
虽然这时候可以开始着手对左边通分了, 但仔细观察一下, 发现其实右边可以拆做两个分式, 这两个分式的分母是一样的。 而左边的分母不一样。
让我们稍微调整一下, 让等式的两边“对称一点”。
ab+a+1a-ca+c+1ca=ca+c+11-bc+b+1b
为啥要对称一些呢, 可以同时乘以“一样的分母部分”
等式两边同时乘ca+c+1, 不就把讨厌的通分的长式子变短一些了吗?
本质上,这相当于把原本左右两边通分后会出现的分母的公因式ca+c+1, 同时消除掉。
虽然这对于两边分子的计算来说, 并没有区别, 但是减少了不必要的分母相乘, 那会带来3*3, 9个项。
ab+a+1a(ca+c+1)−ac(ab+a+1)=bc+b+1bc+b+1−b(ca+c+1)
这时候就可以把很多抵消的部分划掉了

抵消+去括号后:
ab+a+1a−a2bc=bc+b+11−abc
同时除以1-abc部分?
看现在等式两边的分子部分, 有一样的1-abc, 因此可以同时除以这个数字。
等一等!
如果abc是1, 1-abc是0, 除以0, 是错误操作!
那我们就把它交叉相乘吧:
(abc+ab+a)(1-abc)=(ab+a+1)(1-abc)
别急着拆开
等式左右两边都有(ab+a)(1-abc)部分, 可以直接去掉(相当于左右两边同时减去相同的式子)

得到:
abc(1-abc)=1-abc
这时候不要两边同时除以1-abc哈, 不然就翻车了。
把右边1-abc移到左边来(两边同时减去1-abc)
abc(1-abc)-(1-abc)=0
也就是
(abc-1)(1-abc)=0
从而-(1-abc)2=0
因此abc=1.
证毕。