最近有網友向老黃提問了這樣一道解三元二次方程組的問題,方程組如下:
{x^2 xy y^2=39;y^2 yz z^2=49;z^2 zx x^2=19}.
分析:不用說了,第一步肯定是給這個方程組的三個方程編号,以方便解題過程的組織了。乍看這個方程組,您有沒有一種用完全平方公式解決它的沖動。那也不是一定行不通的,但老黃沒有做到。
再繼續觀察,如果把三個式子相加,似乎就接近(x y z)^2的展開式了。不過這個方法老黃還是行不通。
或者會想到運用立方差公式,以①為例,就是等式兩邊同時乘以(x-y),得到x^3-y^3=39(x-y). 同樣的,其它兩個式子也能轉化出類似的形式。轉化出來的三個式子相加,可以得到2x y-3z=0. 可以将z=(2x y)/3,代入②或③中,就可以得到一個二元二次方程組,實現消元的目的。這個方法看似比較靠譜。但如果真的這樣去做的話,幾乎是不可能解出方程的根來的。
那到底應該怎麼辦呢?其實這道題還有另外一個版本,就是要求x y z的值。我們就朝着這個方向去努力,試試看。
解:由①-②得(x-z)(x y z)=-10, 由②-③得(y-x)(x y z)=30,
設y-x=30a (1), 則x-z=-10a (2), x y z=1/a (3),
(1)-(2)得:y z-2x=40a,y z=40a 2x,代入(3)得 40a 3x=1/a, x=(1-40a^2)/(3a),
y=30a x=(1 50a^2)/(3a), 【現在發現了得到一個關于a的一元方程的可能】
将x,y代入①得:
((1-40a^2)/(3a))^2 (1-40a^2)(1 50a^2)/(3a)^2 (1 50a^2)^2/(3a)^2=39,【方程相當複雜,不過将a^2看作一個整體,化簡之後,發現還是可解的】
(1-40a^2)^2 (1-40a^2)(1 50a^2) (1 50a^2)^2=351a^2,解得:a^2=1/7或a^2=1/100,
當a^2=1/7時,a=根号7/7或-根号7/7,
x1=根号7 /3-40根号7/21,或x2=40根号7/21-根号7 /3,
對應的:y1=根号7 /3 50根号7/21或y2=-根号7 /3-50根号7/21,
z1=37根号7/3-40根号7/21,或z2=40根号7/21-37根号7/3.
當a2=1/100時,a=1/10或-1/10, x3=2,或x4=-2,對應的:
y3=5,或y4=-5, z3=3,或z4=-3.
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