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