例 2.8.13(2):循环分式求 x,y,z

专业排版优化版 / 分式全部上下结构
题目
x − 1y = y − 1z = z − 1x = 14 ( xyz − 1xyz )

求 x、y、z 的值。

讲解思路

视频和网页都按“先看结构,再变形,最后计算”的顺序展开。下面每一步都对应一个动画镜头。

第 1 步:设公共值

令这些相等的式子都等于 k:

x − 1y = y − 1z = z − 1x = k
先用 k 降低式子的复杂度。

第 2 步:写出循环关系

由:

x − 1y = k

得到:

1y = x − k
y = 1x − k

同理得到 x → y → z → x 的循环。

结构上和上一题类似,但符号从 t−x 变成 x−k。

第 3 步:草稿降元

在实数退化情形下,先看:

x = y = z = r

则:

xyz = r³
这一步正式发布前需要老师确认更严谨的证明方式。

第 4 步:代回原式

公共值变成:

r − 1r

右边变成:

14( r³ − 1 )

所以:

4(r − 1r) = r³ − 1
把三个变量问题变成一个变量 r 的问题。

第 5 步:使用恒等式

令:

q = r − 1r

恒等式:

r³ − 1 = q³ + 3q

于是:

4q = q³ + 3q
这个代换能避免直接展开高次分式。

第 6 步:分支求值

q³ − q = 0
q(q−1)(q+1)=0

所以 q = 0、1、−1,再分别解:

r − 1r = q
得到 6 个 r 的候选值,且 x=y=z=r。

最终答案

x = y = z = r
其中 r 来自 q=0,1,−1 的六个分支

审核提醒

第 3 题当前仍是 AI 草稿解析。正式版需要补足“为什么必须 x=y=z”的证明,或按原书答案调整。