大正時代の連立方程式 | 東大カリスマ塾長 浜田一志公式ブログ -9割が伸びる”文武両道”勉強法-

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大正時代の高等学校(今の大学相当)の入試問題です。

東大でもそっくりな問題が昭和30年代に登場しています。


【問題】次の連立方程式を解きなさい

y^2+z^2+yz=19  ・・・①

z^2+x^2+zx=13  ・・・②

x^2+y^2+xy=7  ・・・③



【解説】

 文字を消去しようとしてもうまくいきません。

 基本対称式で表そうとしても???です。


①-②より 因数分解をすると

 (y-x)(x+y+z)=6

②-③より

 (z-y)(x+y+z)=6

ここで 

 x+y+z=3t ・・・④

とおくと

 y-x=2/t ・・・⑤

 z-y=2/t ・・・⑥

⑤より y=x+2/t

⑤⑥より z=x+4/t


④に代入して

x+x+2/t+x+4/t=3t

 x=t-2/t ・・・⑦

⑦を⑤⑥に代入すると

 y=t  ・・・⑧

 z=t+2/t ・・・⑨


⑦⑧を③に代入して

t^2-4+4/t^2+t^2+t^2-2=7   t^2をかけて

3t^4-13t^2+4=0

(3t^2-1)(t^2-4)=0

t=±1/√3, ±2


⑦⑧⑨にそれぞれ代入すると 4組の解が出ます。

(1,2,3) (-1,-2,-3) (-5√3/3,√3/3,7√3/3) (5√3/3,-√3/3,-7√3/3)


この問題の背景には,「3辺 √7,√13,√19 の△ABC の内部に点Pをとり

AP+BP+CPの最小値を求めよ。」という図形的な意味があります。

x,y,zともに正となるような3t の値がその最小値で,そのときの点Pをフェルマー点といいます。


古い問題ですが,東大を目指す人には,よい演習問題だと思います。

センター試験レベルよりは上ですが。




この問題は,Kageさんからメッセージを頂戴したことがきっかけです。

ネタ元は http://ameblo.jp/kageklavier/entry-10358435129.html