Page 11 - Elementary Algebra Exercise Book I
P. 11

ELEMENTARY ALGEBRA EXERCISE BOOK I                                           reAl numBers




                                                                                                        3
                                                    1   1      1                               3     x
                                                                                            y
               1.16 x, y  are positive real numbers and   −  −     =0, what is the value of      +       ?
                                                   x    y    x + y                          x        y

                          1    1     1          y − x     1      y    x            y   x        y  x    2  y x   √
               Solution:    −   −        =0 ⇒         =       ⇒    −    =1 , thus   +    =             +4     =    5
                          x    y   x + y         xy     x + y    x    y           x    y       x  −  y     x y

                                                              3               2                                     2
                                                                                                             y
                                                           x 3

                          2                           3             y   x     y 2  y x   x 2     y    x          x      2  y x
                                                                                          2
        y  x       y  x      y x  √  . Therefore, y  y   3  + x  = y  + x     y  − y x + x   =     + y  x     + y   x − 3    y = x

         +   =      −     +4    =   5              x +         =    x +        2   x y +  2    =      y +        y +     x y 3    =
        x  y       x  y      x y                           y            y    x −         y  2    x          x            −
                                                                               2
                                              √ x         y √      x    y     x     x y   y         x   y      x    y        x y
                                                          √

     3                           2          √   5(5 − 3) = 2 5
 y  x  y  x  y  y x  x  y  x  y  x   y x      5(5 − 3) = 2 5 .
     3  2  2
 +  =  +  −  +  =  +        +     − 3    =
 x  y  x  y  x 2  x y  y 2  x  y  x  y  x y
 √  √
 5(5 − 3) = 2 5                                                   1        1        1
                                                                +
               1.17 Let  x,y,z  are distinct real numbers, and  x,y,z = y +  z  = z + , show  x y z =1.
                                                                                              2 2 2
                                                                                    x
                                                                  y
                                                         y−z
               Proof: The conditions imply that x,y,z   =  x−y  , xz =  z−x , xy =  x−y . Multiply them together
                                             x,y,z
                                                                   y−z
                                                                             z−x
               to obtain  x y z =1.
                           2 2 2
               1.18   Given 2x +6y ≤ 15, x ≥ 0,  y ≥ 0, find the maximum value of 4x +3y .
                                             5   1                    15            15    5   1
               Solution: 2x+6y ≤ 15 ⇒ y ≤     − x ⇒ 4x+3y ≤ 4x+          −x =3x+       ⇒    − x ≥ y ≥ 0,
                                             2   3                    2             2     2   3
                                  15    15
               thus  4x +3y ≤ 3 ×    +     = 30. The maximum value is 30.
                                   2    2
               1.19    Given  x + y =8,  xy = z + 16, find the value of  3x +2y + z .
                                                  2
               Solution 1: Let x = 4+ t, y =4 − t , substitute into xy = z + 16: 16 − t = z + 16, which
                                                                                            2
                                                                         2
                                                                                       2
               leads to  t = z =0, then  x = y =4, thus  3x +2y + z = 12 + 8 + 0 = 20.
                                                                                                 2
                                                                                                                                     2
                                                                                                                 2
                                                                                                                                                                2
                                                                        2
                                                              2
               Solution 2: Treat x, y  as two roots of the equation u − 8u + z + 16 = 0. Δ=64 − 4z − 64 ≥ 0 ⇒ 4z ≤ 0 ⇒ z =0 ⇒ u − 8u + 16 = 0 ⇒ (u − 4) =0 ⇒
                                                                                                                                                              2
                                                                                                                                   2
                                                                                               2
                                                                                                                2
                                                                                  Δ=64 − 4z − 64 ≥
                                                                                u 1 = u 2 =4                0 ⇒ 4z ≤ 0 ⇒ z =0 ⇒ u − 8u + 16 = 0 ⇒ (u − 4) =0 ⇒
 Δ=64 − 4z − 64 ≥ 0 ⇒ 4z ≤ 0 ⇒ z =0 ⇒ u − 8u + 16 = 0 ⇒ (u − 4) =0 ⇒ u 1 = u 2 =4, i.e. x = y =4.
                                                                     2
                       2
                                          2
      2

 u 1 = u 2 =4
                                                                   1
                                                                              1
                                                                                   1
                                                                                              1
                                                                       1
                                                                                          1
               1.20    Given  x + y + z =0, find the value of  b, x( + )+ y( + )+ z( + ) .
                                                            a,
                                                                   y
                                                                                   z
                                                                              x
                                                                       z
                                                                                          x
                                                                                              y
                                                                                               1
                                    1
                                                                                 1
                                                                          1
                              1
                          1
                                                                              1
                                                                                                  1
                                        1
                                                                                           1
                                                         1
                                                             1
                                                  1
                                              1
                                                                1
               Solution:  b, x( + )+y( + )+z( + )= x( + + )−1+y( + + )−1+z( + + )−1=
                                                                                            1
                                                                                               1
                                                                                        1
                                                    1
                                                        1
                        1
                                             1
                                  1
                               1
                                                            1
                                                                          1
                                                                      1
                   a, 1
                                         1
                                                                              1
                   ( +    y )+y( + )+z( + )= x( + + )−1+y( +              x+  y)− z1+z( + + )−1=
                                    x
                                                                                                  z
                              z
                                                                                               y
                                        z
                                                             y
                                                                                           x
                                                         x
                                                                z
                                              x
                                                  y
                    y  1 z  1  x 1  z    x   y      x   y   z         x   y   z         x   y  z
                       x + )(x + y + z) − 3= 0 − 3= −3.
                 1
               ( +   1 ( + 1  y  + )(x + y + z) − 3= 0 − 3= −3
                               z
                 x   y   z
                                                         be the sum of all digits in  n , for instance,
               1.21 For a natural number  n , let  t n
               t 2009 = 2 +0+0+9 = 11, evaluate  t 1 + t 2 + ··· + t 2009 .
                                            Download free eBooks at bookboon.com
                                                            11
   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16