Likhet

Her kan brukere av forum utfordre hverandre med morsomme oppgaver og nøtter man ønsker å dele med andre. Dette er altså ikke et sted for desperate skrik om hjelp, de kan man poste i de andre forumene, men et sted for problemløsing på tvers av trinn og fag.

Moderatorer: Vektormannen, espen180, Aleks855, Solar Plexsus, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa

Svar
Nebuchadnezzar
Fibonacci
Fibonacci
Innlegg: 5648
Registrert: 24/05-2009 14:16
Sted: NTNU

Gitt at $xy+yz+zx=1$, vis da at

$ \displaystyle \hspace{1cm}
\frac{x}{1+x^2} + \frac{y}{1+y^2} + \frac{z}{1+z^2}
=
\frac{ 2 }{ \sqrt{ (1+x^2)(1+y^2)(1+z^2) }\:}
$
"Å vite hva man ikke vet er og en slags allvitenhet" - Piet Hein
https://s.ntnu.no/Integralkokeboken
Lektor - Matematikk, Fysikk og Informatikk
jhoe06
Cantor
Cantor
Innlegg: 107
Registrert: 07/12-2011 14:44

Godt mulig det finnes finere måter å gjøre dette på! :lol:

Vi har $ 1 = 1^2 = (xy + xz + yz)^2 = x^2 y^2 + x^2 z^2 + y^2 z^2 + 2(x^2 yz + x y^2 z + xy z^2 ) $
slik at $ 2(x^2 yz + x y^2 z + xy z^2 ) = 1 - x^2 y^2 - x^2 z^2 - y^2 z^2 $.

Vi har også $$ \frac{x}{1 + x^2} + \frac{y}{1 + y^2} + \frac{z}{1 + z^2} = \frac{x(1+y^2)(1 + z^2) + y(1+x^2)(1+z^2) + z(1+x^2)(1+y^2)}{(1+x^2)(1+y^2)(1+z^2)} $$

Nå kan vi skrive $$ x(1+y^2)(1 + z^2) + y(1+x^2)(1+z^2) + z(1+x^2)(1+y^2) = \sqrt{(x(1+y^2)(1 + z^2) + y(1+x^2)(1+z^2) + z(1+x^2)(1+y^2))^2} $$
$$ = \sqrt{x^2 (1+y^2)^2 (1 + z^2)^2 + y^2 (1 + x^2)^2 (1 + z^2)^2 + z^2 (1+x^2)^2 (1 + y^2)^2 + 2 xy (1+x^2)(1+y^2)(1+z^2)^2 + 2 xz (1 + x^2)(1+y^2)^2(1+z^2) + 2yz(1+x^2)^2(1+y^2)(1+z^2)} $$
$$ = \sqrt{(1+x^2)(1+y^2)(1+z^2) \bigg( \frac{x^2(1+y^2)(1+z^2)}{1+x^2} + \frac{y^2(1+x^2)(1+z^2)}{1+y^2} + \frac{z^2(1+x^2)(1+y^2)}{1+z^2} + 2(xy + xz + yz) + 2(x^2yz + xy^2 z + xyz^2) \bigg) } $$
$$ = \sqrt{(1+x^2)(1+y^2)(1+z^2) \bigg( \frac{1 + x^2 - 1 + x^2 y^2 + x^2 z^2 + x^2 y^2 z^2}{1+x^2} + \frac{1 + y^2 - 1 + x^2 y^2 + y^2 z^2 + x^2 y^2 z^2}{1+y^2} + \frac{1 + z^2 - 1 + x^2 z^2 + y^2 z^2 + x^2 y^2 z^2}{1+z^2} + 2 + 1 - x^2 y^2 - x^2 z^2 - y^2 z^2 \bigg) } $$
$$ = \sqrt{(1+x^2)(1+y^2)(1+z^2) \bigg( 1 + \frac{ - 1 + x^2 y^2 + x^2 z^2 + x^2 y^2 z^2}{1+x^2} + 1 + \frac{ - 1 + x^2 y^2 + y^2 z^2 + x^2 y^2 z^2}{1+y^2} + 1 + \frac{ - 1 + x^2 z^2 + y^2 z^2 + x^2 y^2 z^2}{1+z^2} + 3 - \frac{x^2 y^2 - x^2 y^2 z^2}{1 + z^2} - \frac{x^2 z^2 - x^2 y^2 z^2}{1 + y^2} - \frac{y^2 z^2 + x^2 y^2 z^2}{1 + x^2} \bigg) } $$
$$ = \sqrt{(1+x^2)(1+y^2)(1+z^2) \bigg(6 + \frac{-( y^2 z^2 + 2(x^2 yz + xy^2 z + xy z^2)) + x^2 y^2 z^2 - (y^2 z^2 + x^2 y^2 z^2)}{1 + x^2} + \frac{-(x^2 z^2 + 2(x^2 yz + xy^2 z + xy z^2)) + x^2 y^2 z^2 - (x^2 z^2 - x^2 y^2 z^2)}{1 + y^2} + \frac{-(x^2 y^2 + 2(x^2 yz + xy^2 z + xy z^2)) + x^2 y^2 z^2 - (x^2 y^2 - x^2 y^2 z^2)}{1 + z^2} \bigg) } $$
$$ = \sqrt{(1+x^2)(1+y^2)(1+z^2) \bigg(6 - 2yz \frac{xy + xz + yz + x^2}{1 + x^2} - 2xz \frac{xy + xz + yz + y^2}{1+ y^2} - 2xy \frac{xy + xz + yz + x^2}{1+z^2} \bigg) } $$
$$ = \sqrt{4(1+x^2)(1+y^2)(1+z^2)} = 2\sqrt{(1+x^2)(1+y^2)(1+z^2)} $$

Da har vi $$ \frac{x}{1 + x^2} + \frac{y}{1 + y^2} + \frac{z}{1 + z^2} = \frac{2\sqrt{(1+x^2)(1+y^2)(1+z^2)}}{(1+x^2)(1+y^2)(1+z^2)} = \frac{2}{\sqrt{(1+x^2)(1+y^2)(1+z^2)}} $$
Sist redigert av jhoe06 den 21/07-2013 22:05, redigert 1 gang totalt.
Nebuchadnezzar
Fibonacci
Fibonacci
Innlegg: 5648
Registrert: 24/05-2009 14:16
Sted: NTNU

Alternativt la $x = \tan A$, $y = \tan B$ og $z = \tan C$ ;)
"Å vite hva man ikke vet er og en slags allvitenhet" - Piet Hein
https://s.ntnu.no/Integralkokeboken
Lektor - Matematikk, Fysikk og Informatikk
jhoe06
Cantor
Cantor
Innlegg: 107
Registrert: 07/12-2011 14:44

Ironisk nok var en slik substitusjon det første som falt meg inn. Dessverre så jeg ikke umiddelbart hvordan det gjorde problemet nevneverdig mye enklere, så jeg gikk heller for den grusomt stygge veien i steden.
Svar