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Algebra · real student question

三种香料的辣度未知。每次取其中两种的平均值再加上第三种,三种取法分别得到 35、27 和 25。求三个辣度中最大的一个。

Question

三种香料的辣度分别为 xx、yy、zz。每次取其中两种求平均值,再把第三种加上去。三种取法分别给出

x+y2+z=35,x+z2+y=27,y+z2+x=25.\frac{x+y}{2}+z=35,\qquad \frac{x+z}{2}+y=27,\qquad \frac{y+z}{2}+x=25.

三个辣度中最大的是多少?

Step-by-step solution

  1. 第一件事是把分母去掉。 每个方程两边乘 22,系数就都变成整数,对称性也随之显现出来:

    x+y+2z=70,x+2y+z=54,2x+y+z=50.x+y+2z=70,\qquad x+2y+z=54,\qquad 2x+y+z=50.

  2. 利用对称性:把三个方程全部相加。 每个未知数都出现一次系数 22、两次系数 11,所以总系数都是 44:

    4x+4y+4z=70+54+50=174⟹x+y+z=1744=43.5.4x+4y+4z=70+54+50=174\quad\Longrightarrow\quad x+y+z=\frac{174}{4}=43.5.

    这一个数就是钥匙——有了它,三个方程各自只需做一次减法。

  3. 用每个倍乘后的方程减去这个总和。 在 x+y+2z=70x+y+2z=70 中,左边恰好是 (x+y+z)+z(x+y+z)+z,所以

    z=70−43.5=26.5.z=70-43.5=26.5.

    对另外两个用同样的招数:

    y=54−43.5=10.5,x=50−43.5=6.5.y=54-43.5=10.5,\qquad x=50-43.5=6.5.

  4. 把三个原始条件都验证一遍。 取 x=6.5x=6.5、y=10.5y=10.5、z=26.5z=26.5:

    6.5+10.52+26.5=8.5+26.5=35,6.5+26.52+10.5=16.5+10.5=27,\frac{6.5+10.5}{2}+26.5=8.5+26.5=35,\qquad \frac{6.5+26.5}{2}+10.5=16.5+10.5=27,

    10.5+26.52+6.5=18.5+6.5=25.\frac{10.5+26.5}{2}+6.5=18.5+6.5=25.

    三个都对上了。

  5. 挑出最大的那个辣度。 比较 6.56.5、10.510.5 与 26.526.5,最辣的那种香料的辣度是

    z=26.5=532.z=26.5=\tfrac{53}{2}.

    顺带注意结构本身给的捷径:最大的辣度总是对应三个已知结果里最大的那个,因为 z=(该方程乘 2 后的右边)−43.5z=(\text{该方程乘 2 后的右边})-43.5。

Answer

z=26.5 (=532),其中 x=6.5, y=10.5z=26.5\ \left(=\tfrac{53}{2}\right),\quad\text{其中 }x=6.5,\ y=10.5

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