第5回小問模試・第5問 答え


$$ \frac{a+b}{2}=\frac{b+c}{3}=\frac{c+a}{4} , abc \ne 0 $$ のとき、 $$ \frac{b}{a} + \frac{c}{b} + \frac{a}{c} $$ の値を求めなさい。

答え

$$\frac{89}{15}$$

解き方

$$ \frac{a+b}{2}=\frac{b+c}{3}=\frac{c+a}{4} = k $$ とおく。これから、次の3つの式を得ることができる。

$$ \left\{ \begin{align} &a+b=2k&・・・(1)\\ &b+c=3k&・・・(2)\\ &c+a=4k&・・・(3) \end{align} \right. $$ これらを解いて、$a,b,c$ それぞれを$k$ を用いて表す。

(2)-(1)より、$c-a=k ・・・(4)$

(3)+(4)より、$2c=5k$より、$c=\frac{5}{2}k$

よって、(2)より$b=\frac{1}{2}k$ となり、(3)より$a=\frac{3}{2}k$ となる。

新たに、$k'=\frac{k}{2}$ とおくと、 $$ \begin{align} &a=3k'\\ &b=k'\\ &c=5k' \end{align} $$ となるので、これを $\frac{b}{a} + \frac{c}{b} + \frac{a}{c}$ へ代入すると、

$$ \begin{align} &\frac{k'}{3k'}+\frac{5k'}{k'}+\frac{3k'}{5k'}\\ &=\frac{1}{3}+5+\frac{3}{5}\\ &=\frac{5 + 75 + 9}{15}\\ &=\frac{89}{15} \end{align} $$


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