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[数学趣题] 解方程

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发表于 2024-1-5 19:05:17 上海| 发自安卓客户端 | 显示全部楼层 发帖际遇
忘了是在什么地方看到的,总之很奇妙,凭着对解答的深刻印象倒推出来了hh

x1,x2……x10是10个正实数,且满足以下10个方程
(x1+……+xk)(xk+……+x10)=1
k=1,2,3……10

也就是说
x1(x1+……+x10)=1
(x1+x2)(x2+……+x10)=1
(x1+x2+x3)(x3+……+x10)=1
以此类推

求x1,x2……x10的值
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此回答在 2024-1-30 22:13 被选定为谜题答案,获得破案经验 1

| 发表于 2024-1-30 21:56:51 浙江| 显示全部楼层
令s_i=a_1+...+a_i,s=s_n, b_i=1/(s_1*s_2*...*s_i), 那么s_i=b_[i-1]/b_i
s_k*(s-s_[k-1])=(b_[k-1]/b_k)*(s-b_[k-2]/b_[k-1])=1
化简得到b_k的递推公式b_[k-1]*s-b_[k-2]=b_k,令 b_0=1,b_1=0, 特征方程x^2-sx+1=0,两根为x_1、2=(s+-sqrt(s^2-4))/2(特征根,lambda打起来太麻烦用x代替),得到b_k=(x_1^(k+1)-x_2^(k+1))/(sqrt(s^2-4)),那么b_[n-1]/b_n=s=(x_1^n-x_2^n)/(x_1^(n+1)-x_2^(n+1))
即x_1^n-x_2^n=s(x_1^(n+1)-x_2^(n+1))=(x_1+x_2)(x_1^(n+1)-x_2^(n+1)),即x_1^n-x_1^(-n)=(x_1+x_1^(-1))(x_1^(n+1)-x_1^(-n-1))
化简得x_1^(2n+4)=1,x_1=w=e^(ipi/n+2)
a_k=b_[k-1]/b_k-b_[k-2]/b[k-1]=(w^k-w^(-k))/(w^(k+1)-w^(-k-1))-(w^(k-1)-w^(-k+1))/(w^k-w^(-k))=sin^2(pi/(n+2))/(sin((k+1)pi/(n+2))sin(kpi/(n+2))
取n=10,懒得列了给个数值解,0.5176380902050416, 0.18946869098150598, 0.10938979974117848, 0.08007889124032748, 0.06935035412101474, 0.06935035412101474, 0.08007889124032747, 0.10938979974117848, 0.18946869098150598, 0.517638090205041
比较好奇不求通项算n=10是怎么算的
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此回答在 2024-1-30 22:48 被选定为谜题答案

| 楼主| 发表于 2024-1-30 22:45:14 广东| 发自安卓客户端 | 显示全部楼层
首先呢我们是可以得到x1=x10,x2=x9,x3=x8,x4=x7,x5=x6的,具体如下
由第一个和第十个方程
x1(x1+……x10)=1,
(x1+……+x10)x10=1,故x1=x10
由第二个和第九个方程
(x1+x2)(x2+……x10)=1,
(x1+……x9)(x9+x10)=1,
由于x1=x10,x2+……+x10=x1+……x9,
故x1+x2=x9+x10,故x2=x9
以此类推即可得到解的对称性

于是我们只需要求x1到x5
注意到(x1+……x5)(x5+……x10)=1
亦即(x1+……x5)[x5+(x1+……+x5)]=1,
故(x1+……x5)^2<1,
x1+……x5<1,
x1+……x10<2,
因此可以构造一个以x1+……x10长度为底边,两腰均为1的等腰三角形

见下图的△ABC

x1(x1+……x10)=1,
故AD乘AB等于AC的平方,
AD比AC等于AC比AB,还有一个共同角CAB,故△BCA 相似于 △ADC
同理利用第二到第五个方程可以类似得到
△BCD 相似于 △AEC
△BCE 相似于 △AFC
△BCF 相似于 △AGC
△BCG 相似于 △AHC

然后由这几组相似关系就可以得到,等腰三角形的顶角被等分了
设∠CAD等于α,ADC与BCA相似就得到∠ACD也等于α,则∠BDC等于2α,
再由AEC与BCD相似就得到∠ACE等于∠BDC等于2α,故∠DCE也等于α
以此类推……

so最后这就是个底角15度腰长为1的等腰三角形,且顶角被十等分
x1到x10用简单的解三角形就能算出来,15度比较特殊所以刚好有根式解
(具体我也懒得算了)

对于一般的n,类似的方法可以得到是一个底角为π/n+2腰长为1的等腰三角形且顶角被n等分,最后的结果和sin(kπ/n+2)的值有关

讲得稍微有点啰嗦了ww
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| 发表于 2024-1-30 09:27:40 上海| 来自小霸王手机 | 显示全部楼层 发帖际遇
裂开了……
要么题有问题要么我有问题
反正Sn不可能是2
但是我没看出来我哪步错了)
哪位高人指点一下
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