¿Cuántos pares ordenados [matemática] (x, y) [/ matemática] satisfacen la ecuación [matemática] \ frac1x + \ frac1y = \ frac1 {x + y} [/ matemática]?

Gracias por el A2A!

No puedo decir si se supone que debe haber un conjunto de paréntesis alrededor de [math] x + y [/ math] o no, así que manejaré ambos casos.

Comencemos con el caso [math] \ dfrac {1} {x} + \ dfrac {1} {y} = \ dfrac {1} {x} + y [/ math].

Inmediatamente, podemos restar [math] \ dfrac {1} {x} [/ math] de ambos lados. Eso significa que nos quedamos con [math] \ dfrac {1} {y} = y [/ math], que se puede convertir en [math] y ^ 2 = 1 [/ math]. Ahora, [math] y ^ 2 = 1 [/ math] tiene dos soluciones, [math] y = \ pm1 [/ math]. Esto significa que estamos restringidos a dos opciones para [matemáticas] y [/ matemáticas].

Para nuestras elecciones de [math] x [/ math], debemos considerar el dominio de [math] \ dfrac {1} {x} [/ math], que es [math] (- ∞, 0) U (0, ∞) [/ matemáticas]. El dominio sugiere que tenemos un número casi infinito de opciones para [math] x [/ math].

En combinación con nuestras dos opciones para [matemáticas] y [/ matemáticas], tenemos un número casi infinito de pares ordenados [matemáticas] (x, y) [/ matemáticas] que satisfacen [matemáticas] \ dfrac {1} {x} + \ dfrac {1} {y} = \ dfrac {1} {x} + y [/ math].

Ahora, consideremos el caso [math] \ dfrac {1} {x} + \ dfrac {1} {y} = \ dfrac {1} {x + y} [/ math].

Aquí, debemos combinar [math] \ dfrac {1} {x} + \ dfrac {1} {y} [/ math] para obtener lo siguiente.

[matemáticas] \ dfrac {x + y} {xy} = \ dfrac {1} {x + y} [/ matemáticas]

Multiplique [matemática] x + y [/ matemática] en ambos lados, luego reste ambos lados por 1.

[matemáticas] \ dfrac {(x + y) ^ 2} {xy} = 1 [/ matemáticas]

[matemáticas] \ dfrac {(x + y) ^ 2} {xy} -1 = 0 [/ matemáticas]

Ahora, intentemos obtener algo manejable aquí multiplicando ambos lados por [math] xy [/ math] y usando FOIL.

[matemáticas] (x + y) ^ 2-xy = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] x ^ 2 + 2xy + y ^ 2-xy = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] x ^ 2 + xy + y ^ 2 = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] y = \ dfrac {-x \ pm \ sqrt {x ^ 2-4x ^ 2}} {2} [/ matemáticas]

[matemáticas] y = \ dfrac {-x \ pm \ sqrt {-3x ^ 2}} {2} [/ matemáticas]

A partir de aquí, debería ser fácil ver que [matemática] y [/ matemática] involucrará números complejos excepto el caso donde [matemática] x = 0 [/ matemática], lo que hace que [matemática] y = 0 [/ matemática]. Sin embargo, esas opciones para [matemáticas] x [/ matemáticas] y [matemáticas] y [/ matemáticas] no están permitidas en nuestra ecuación original [matemáticas] \ dfrac {1} {x} + \ dfrac {1} {y} = \ dfrac {1} {x + y} [/ math]. Esto significa que no hay pares ordenados [matemática] (x, y) \ in \ R [/ matemática] que satisfaga [matemática] \ dfrac {1} {x} + \ dfrac {1} {y} = \ dfrac {1 } {x + y} [/ math].

Tengo la sensación de que te referías a la siguiente ecuación:

[matemáticas] \ frac {1} {x} + \ frac {1} {y} = \ frac {1} {x + y} [/ matemáticas]

Como la otra interpretación es bastante simple, seguiré con esta, de todos modos, esto es mucho más interesante. Reorganizarlo nos da una fórmula interesante:

[matemáticas] \ frac {1} {x} + \ frac {1} {y} – \ frac {1} {x + y} = 0 [/ matemáticas]

Echemos un vistazo más de cerca

[matemáticas] \ frac {1} {x} + \ frac {1} {y} – \ frac {1} {x + y} [/ matemáticas]

Por supuesto [matemática] x ≠ 0 [/ matemática] adn [matemática] y ≠ 0 [/ matemática] y [matemática] x + y ≠ 0 [/ matemática].

Estas 3 restricciones cortan 3 líneas del plano (x, y), y nos quedan 6 regiones:

  1. [matemáticas] x> 0 e y> 0 [/ matemáticas]
  2. [matemáticas] 0 <-x
  3. [matemáticas] 0 <-y
  4. [matemáticas] 0
  5. [matemáticas] 0
  6. [matemáticas] x <0 e y <0 [/ matemáticas]

En todo caso

[matemáticas] \ frac {1} {x} + \ frac {1} {y} – \ frac {1} {x + y} = [/ matemáticas]

[matemáticas] = \ frac {xy + y ^ 2 + x ^ 2 + xy -xy} {xy (x + y)} = [/ matemáticas]

[matemáticas] = \ frac {(x + y) ^ 2 – xy} {xy (x + y)} [/ matemáticas]

En el caso 1 y 6: [matemática] (x + y) ^ 2 ≥ 4xy> xy [/ matemática] debido a la relación entre la media aritmética y geométrica, por lo que en el caso 1) la fórmula siempre será estrictamente positiva, y yo caso 6 siempre será estrictamente negativo, no puede ser 0.

Podría ser 0 solo si el enumerador en la fórmula era 0, sin embargo, en los casos restantes: 2,3,4 y 5 xy es estrictamente negativo y entonces [math] (x + y) ^ 2 -xy [/ math] es estrictamente positivo, por lo que no puede ser 0.

En realidad, esta es la trama 3D de [matemáticas] \ frac {1} {x} + \ frac {1} {y} – \ frac {1} {x + y} [/ matemáticas]

La respuesta es infinitamente muchas …

1 / x + 1 / y = 1 / x + y

1 / x fue cancelado por ambos lados …

Solo izquierda

1 / y = y

y ^ 2 = 1

y = + – 1

Nuevamente, como 1 / x se canceló desde ambos lados, lo que significa que todos los valores aceptables de x son aceptables para el par ordenado (x, y) donde y es +1 o -1

1 / x tiene todos los valores aceptables distintos de cero que son infinitos en cuenta …

Por lo tanto, la respuesta es pares ordenados infinitos …

(x, 1), (x, -1) x! = 0