質問<386>2001/1/4
from=8仁志
「分数式」


 yahoo!の検索で来させていただきました。
 冬休みの宿題でひっかかっちゃって・・・(T-T) 
 突然ですいませんが、ご指導お願いします。

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 a+1     b+1     c+1     
 ────=────=────
 b+c+2  c+a+2  a+b+2

このとき、この式の値を求めよ。  <00 東北学院大>

   答え a+b+c=-3のとき-1
      a+b+c≠-3のとき1/2
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  a+1    b+1  
 ────=─────
 b+c+2   c+a+2  より

 ac+aa+3a=bc+bb+3b    aaは二乗です。
 (a-b)(a+b+c+3)=0  表し方がよく解らな
 同様に            かったので・・・・
 (b-a)(a+b+c+3)=0  
 (a-c)(a+b+c+3)=0  
 (c-a)(a+b+c+3)=0
     ・
     ・
     ・
 よって
  a+b+c=-3のときと、a+b+c≠-3のときに
  場合分けができる(解答では)というのですが
  分母が0になってはいけないのですから
  b+c+2≠0
  c+a+2≠0  
  a+b+2≠0
  となり、よって
  a+b+c≠-3
  ということができ
  a+b+c≠-3の場合しかありえないように
  思えるんです。
  この考え方はどこが間違っているのでしょうか。
  よろしくお願いします。


お返事2001/1/5
from=武田


左辺と中辺より、
(a+1)(c+a+2)=(b+1)(b+c+2)
ac+a2 +2a+c+a+2=b2 +bc+2b+b+c+2
ac-bc+a2 -b2 +3a-3b=0
(a-b)(a+b+c+3)=0……①
中辺と右辺より、
(b+1)(b+a+2)=(c+1)(c+a+2)
同様にして、
(b-c)(a+b+c+3)=0……②
左辺と右辺より、
(a+1)(a+b+2)=(c+1)(b+c+2)
同様にして、
(c-a)(a+b+c+3)=0……③
①②③が同時に成り立つのは、
a+b+c+3=0または、
(a-b)=0かつ(b-c)=0かつ(c-a)=0

(i)a+b+c+3=0の場合
   b+c=-a-3より、
       a+1    a+1   a+1
   左辺=─────=──────=────=-1
      b+c+2 -a-3+2 -a-1
   ただし、分母を0としないので、a≠-1
   同様に中辺と右辺から、b≠-1,c≠-1
   したがって、
   a+b+c+3=0かつ(すべてa,b,cが-1でない)
   とき、式の値(-1)

(ⅱ)a+b+c+3=0かつ(a=-1またはb=-1またはc=-1)
   のとき、式の値(不定)

(ⅲ)a+b+c+3=0かつ(a-b)=0かつ(b-c)=0かつ
   (c-a)=0
   このとき必ずa=b=c=-1
   つまり、
   a+b+c+3=0かつ(a=b=c=-1)
   のとき、式の値(不定)

(ⅱ)(ⅲ)より、a+b+c+3=0かつ(a,b,cのうち、少なく
   とも1つは-1)のとき、式の値(不定)

(ⅳ)a+b+c+3≠0かつ(a-b)=0かつ(b-c)=0かつ
   (c-a)=0
   a+b+c+3≠0かつa=b=cより、
   このとき必ずa=b=c≠-1
       a+1   a+1 1
   左辺=─────=────=─
      b+c+2 2a+2 2
   a+b+c+3≠0かつ(a=b=c≠-1)のとき、
   式の値(1/2)

したがって、
条件としてa≠-1かつb≠-1かつc≠-1ならば、
  {a+b+c+3=0のとき、式の値(-1)
  {a+b+c+3≠0のとき、式の値(1/2)……(答)

※なお、質問の
 「b+c+2≠0、c+a+2≠0、a+b+2≠0となり、よって
  a+b+c≠-3ということができ」
は、いえない。
例えば、a=-2,b=-2,c=1とすると、
a+b+c=-3となる。