Math Problem Statement

已知自然数 a,b,c 满足 ab+bc+ac-abc=1,求 a,b,c

Solution

已知自然数 aa, bb, cc 满足:

ab+bc+acabc=1ab + bc + ac - abc = 1

首先,我们可以尝试将这个方程进行变形以简化求解。考虑方程的结构,我们尝试通过添加和减去1的方法,将其变形成更容易处理的形式:

ab+bc+acabc+1=2ab + bc + ac - abc + 1 = 2

接下来,将左侧重新组织:

(ab+bc+acabc+1)=(1a)(1b)(1c)(ab + bc + ac - abc + 1) = (1 - a)(1 - b)(1 - c)

那么我们可以得到:

(1a)(1b)(1c)=2(1 - a)(1 - b)(1 - c) = 2

由于 aa, bb, cc 是自然数,即正整数,1a1 - a, 1b1 - b, 1c1 - c 必须是负整数或零。考虑 (1a)(1 - a), (1b)(1 - b), (1c)(1 - c) 的所有可能组合,使得它们的乘积为2。

因为 1a1 - a, 1b1 - b, 1c1 - c 必须是三个因数,并且乘积为2,我们有以下可能的组合:

  1. (1a)=1,(1b)=1,(1c)=2(1 - a) = -1, (1 - b) = -1, (1 - c) = 2
  2. (1a)=1,(1b)=2,(1c)=1(1 - a) = -1, (1 - b) = 2, (1 - c) = -1
  3. (1a)=2,(1b)=1,(1c)=1(1 - a) = 2, (1 - b) = -1, (1 - c) = -1

我们分别求解每种情况:

情况 1

(1a)=1a=2(1 - a) = -1 \Rightarrow a = 2 (1b)=1b=2(1 - b) = -1 \Rightarrow b = 2 (1c)=2c=1(1 - c) = 2 \Rightarrow c = -1

由于 cc 是自然数,这种情况不成立。

情况 2

(1a)=1a=2(1 - a) = -1 \Rightarrow a = 2 (1b)=2b=1(1 - b) = 2 \Rightarrow b = -1 (1c)=1c=2(1 - c) = -1 \Rightarrow c = 2

由于 bb 是自然数,这种情况不成立。

情况 3

(1a)=2a=1(1 - a) = 2 \Rightarrow a = -1 (1b)=1b=2(1 - b) = -1 \Rightarrow b = 2 (1c)=1c=2(1 - c) = -1 \Rightarrow c = 2

由于 aa 是自然数,这种情况不成立。

由于以上所有组合均不成立,所以再考虑一些自然数的排列组合,是否存在其他可能。

考虑 a=1a = 1 时:

代入原方程我们得到: b+c+bcbc=1b+c=1b + c + bc - bc = 1 \Rightarrow b + c = 1

显然 bbcc 必须为 1。将 bbcc 取为 1 代入方程时,其他两个数也应为1。

所以,唯一解是:

a=1,b=1,c=1a = 1, b = 1, c = 1

你想要了解更多细节或有其他问题吗?

这里有一些相关的问题供你扩展学习:

  1. 如果方程变为 ab+bc+acabc=2ab + bc + ac - abc = 2,是否有自然数解?
  2. 是否存在多个不同的自然数 aabbcc 满足方程?
  3. 如何用代数几何方法来求解类似问题?
  4. 是否存在非自然数解满足原方程?
  5. 如何使用计算机程序来求解此类方程?
  6. 通过变换变量是否有其他简化方法来求解此类方程?
  7. 如果 aabbcc 必须是连续的自然数,是否有解?
  8. 在更高维空间中,类似的方程是否有解?

学习小贴士: 尝试将复杂问题分解为更小的子问题,有助于简化求解过程并提高理解。

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