是否存在這樣的兩個數:它們的積與它們的和相等?

田治彬


如圖所示,實數範圍內圖中曲線上的點都滿足xy=x+y。



visan47442551


回答:存在!分析如下。

設,這兩個數是 x 和 y,則有:

x + y = xy

而 其中 x ≠ 1,因為 假如 x = 1 ,則 1 + y = 1y ⇒ 1 = 0 矛盾。

於是就有了:

y = x/(x - 1) = 1 + 1/(x-1)= 1 + (x-1)⁻¹ ①

顯然,函數 y = 1 + (x-1)⁻¹ 是將 冪函數 y = x ⁻¹(雙曲線) 向右移動 1 個單位,再向上移動一個單位的 結果:

在,綠色曲線上的所有點,都是問題的解。例如:

x = 3, y = 3/2;

x = 1/2, y = -1;

x = e + 1, y = 1 + e⁻¹

...

以上,是在實數域範圍內,得到的答案。


將數的範圍擴大到 複數域。令,x = u+ vi 帶入 ① 得到:

y = 1 + 1/(u + vi -1) = 1 + (u - 1 - vi) / ((u - 1)² + v²) = 1 + (u - 1)/((u - 1)² + v²) - vi/((u - 1)² + v²)

若令 y = f(x) = s(u, v) + t(u, v)i,則有:

s(u, v) = 1 + (u - 1)/((u - 1)² + v²);

t(u, v) = -v/((u - 1)² + v²);

顯然 複變函數 y = f(x) 在兩個 複平面之間,確定的映射對,都是問題的解。例如:

x = 1 + i, y = 1 - i;

x = 1 - i, y = 1 + i ;

...


有理數域範圍內,問題的答案 和 實數域類似(略)。

將 問題範圍 縮小到 整數環範圍內。這相當於 求解 不定方程:

x + y = xy ②

顯然,x = y = 0 是 ② 的一個解。

當 x, y ≠ 0 時,方程變形為:

y = x(y - 1)

因 x, y 都是整數,所有 y - 1 也是整數,於是上式說明:

(y-1) | y

即,y-1 整除 y,而 y-1 和 y 中必然有一個 是偶數,另一個是奇數,而 我們知道 偶奇 之間必然是互素的,即,(y-1, y) = 1,於是 使得 (y-1) | y 成立,y-1 只能是單位元 ±1,即, y-1 = ±1,解得:

y = 2 或 0

其中 0 不滿足 y ≠ 0 的條件,捨棄。將 y = 2 帶入 ② 有:

x + 2 = 2x ⇒ x = 2

於是,最終得到 ② 的另外一個解:

x = y = 2;


最後,即便是將問題範圍縮小到 自然數(不管是否包括 0),我們依然有 x = y = 2 這個滿足問題要求的答案存在。

(補充:2019/11/15)

看到這麼多人關心這個問題,小石頭再囉嗦囉嗦。


廣義實數系:

在 實數域 上加入 +∞ 和 -∞ 以及相關運算(設 a 為任意實數):

-∞ < a < +∞

-(±∞) = ∓∞

(±∞) + a = a + (±∞) = ±∞

(±∞) + (±∞) = ±∞

a/(±∞) = 0

b·(±∞) = (±∞)·b = ±∞ (0< b ≤+∞); 0 (b = 0); ∓∞ (-∞≤ b < 0);

稱為 廣義實數系。

注意:

1. 廣義實數系不是域;

2. 如 (±∞) - (±∞)、(±∞) /(±∞) ... 這樣的運算無定義;


將問題從實數域擴展到廣義實數系下,實數域上的得到的結論依然有效,但 還需要 考慮 ±∞ 的情況。

根據上面的運算法則,當 x = ±∞ 時,只要 y > 0,皆滿足:

x + y = ±∞ = xy

反過來,x > 0,y = ±∞ 同樣成立。


四元數體:

複數元素構成的,形如,

的 2 階方陣 稱為 (哈密爾頓)四元數,全體 四元數 在 矩陣的 加法 和 乘法下 構成 四元數體,單位矩陣就是其中的么元,記為:

令:

則 任意四元素 x 可以表示為:

x = a1 + bI + cJ + dK

其中 a, b, c, d 均為實數,為方便一般將 a1 簡寫為 a。

類似於 虛單位 i 的性質,四元數單位 I,J,K 具有如下性質:

I² = J² = K² = -1,

IJ = -JI = K,JK = -KJ = I,KI = - IK = J

注意:四元數是對複數的擴展,任意複數 a + bi 就是 四元數 a + bI。


將問題從複數域擴展到四元數體,由於四元數體 是 複數域的擴展,於是 上面複數域得到的結論 在四元數體中同樣成立,接下來討論一般的四元數。

需要注意,複數域(以及,實數域、有理數域,整數環、自然數、廣義實數)具有 加法和乘法交換律,而四元數體 只具有加法交換律,不具有乘法交換律。或者,準確的說是有些四元數滿足交換律,例如: 類複數,(a + bK)(c + dK) = (ac - bd) + (ad + cb)K = (c + dK)(a + bK),有些不滿足,例如:IJ = K ≠ -K = JI。因此,我們需要考察 x + y = xy 和 x + y = yx 是否有區別:

由 x + y = xy 有,

y(x-1) = x

等式兩邊同時 右乘以 (x-1) 的逆陣 (x-1)⁻¹,有:

y(x-1)(x-1)⁻¹ = x(x-1)⁻¹

進而得到:

y = x(x-1)⁻¹ ③

另一方面,x + y = yx 等價於:

x = yx - y

將 ③ 帶入等式右邊有:

yx - y = x(x-1)⁻¹x - x(x-1)⁻¹ = x(x-1)⁻¹(x - 1)⁻¹ = x

剛好等於 左邊。

這說明 滿足 x + y = xy 的解也滿足 x + y = yx。同理,可證明 x + y = yx 的解 也滿足 x + y = xy,進而 證明了 x + y = yx 和 x + y = xy 等價。這就說明 ① 在四元數體下 依然有效。另外,由 yx = x + y = xy 知,滿足 x + y = yx 的 四元數對 必然滿足 乘法交換律。

對於任意四元數 x = a + bI + cJ + dK (x ≠ 1) ,將其帶入 ① 有:

y = 1 + 1/(a - 1 + bI + cJ + dK)

也就是說,對於任意非 1 元素 x = a + bI + cJ + dK ,都有 y = 1 + 1/(a - 1 + bI + cJ + dK) 滿足 問題要求。例如:

x = 1 + J, y = 1 + 1/(1 + J - 1) = 1 + 1/J = 1 + J/J² = 1 + J/(-1) = 1 - J;

x = 1 + I + J, y = 1 + 1/(1 + I + J - 1) = 1 + 1/(I + J) = 1 + (I + J)/(I + J)² = 1 + (I + J)/(I² + IJ + JI + J²) = 1 + (I + J)/((-1) + K + (-K) + (-1)) = 1 + (I + J)/(-2) = 1 - (I + J)/2;

x = 1 - (I + J)/2, y = 1 + 1/(1 - (I + J)/2 - 1) = 1 + (-2) · 1/(I + J) = 1 + (-2) · (-(I + J)/2) = 1 + I + J;

...

可以驗證:

(1 + J)+ (1 - J) = 2 = (1+J)(1 - J)

(1 + I + J) + (1 - (I + J)/2) = (1 + I + J)/2 = (1 + I + J)(1 - (I + J)/2) = (1 - (I + J)/2)(1 + I + J)

到這裡,大家有沒有發現,以上各種情況下問題的解總滿足對稱性,即,如果 x = a, y = b 是問題的解,則 x = b, y = a 也一定是。例如:

x = 1 + i, y = 1 - i 和 x = 1 - i, y = 1 + i ;

x = 3, y = 3/2 和 x = 3/2, y = 3;

x = 1 + I + J 和 y = 1 - (I + J)/2;

為什麼呢?

因為對於滿足問題任意數:

x = x' ≠ 1,y = 1 + 1/(x' - 1)

都有:

x = 1 + 1/(x' - 1),y = 1 + 1/(x - 1) = 1 + 1/(1 + 1/(x' - 1) - 1) = 1 + 1/(1/(x' - 1)) = 1 + (x' - 1) = x'

在實數域下繪製成圖更清楚:


最後,請大家思考:如果將問題在中的 “數” 再擴展為 向量,矩陣,多項式,甚至是 函數,張量,那麼又有什麼結論呢?我想答案一定更加精彩!


思考思考的動物


x+y=xy

答案無限多1.5+3;1.25+5;1.2+6………


小吃磚家


書到用時方恨少,大神們列了一大堆方程算式,其實答案就在手指上,在筷頭上,2+2=4,2x2=4。

做到老,學到老,還有三分沒學到。

水平低的小學生別灰心,因為答不出來不是沒學過,是經驗不足。

水平高的數學老師,大學高才生答不出來,也別洩氣,是因為你們把問題想複雜了。

智者千慮必有一失,這個小問題呀並不能說明什麼,不就是2嗎?老二,誰原做呢?


曾憲全110401818


你這題目太簡單。不好玩,我出一道題:

一個牧羊人趕著一群羊要經過9個關卡,他來到第一個關卡,他把自己的羊分一半給守關人,才得以過關,守關人看他這麼好於是還一隻羊給他。然後牧羊人趕著剩下的羊去了第二關,也是這樣,把自己的羊群分一半出去,他又還一隻回來。一直到最後一個關卡都是這樣做。最後,牧羊人剩下2只羊。問,牧羊人原來有多少隻羊?



知天命513652050


這樣的數是無窮對!設數對x,y滿足

x+y=xy,既(x-1)(y-1)=1,故只要x-1與y-1滿足互為倒數關係的x,y數對都是滿足要求的。

例如4和4/3,5和5/4……


科普軍


x+y=xy

看圖吧,全是滿足的



Ace阿木羅羅


在實數範圍內,ab=a+b→ab-a=b→a(b-1)=b→①a=b/(b-1)。

同理,→②b=a/(a-1)。從①②看出,a≠1、b≠1。

兩個式子實質一樣,只研究一個即可,比如看②,

在a≠1範圍內任意對a取值,都能計算出對應的b,這一對兒a、b就能滿足題設。

比如我任意取個整數a=100,算出b=100/99,驗算一下:100+100/99=100×(1+1/99)=100×(99/99+1/99)=

100×100/99。得證。

比如我再任意取個小數a=1.8,可算出b=1.8/(1.8-1)=1.8/0.8=2.25,a+b=1.8+2.25=4.05,ab=1.8×2.25=4.05。。。也符合題設。

比如我再取個無理數a=π,可計算出b=π/(π-1),驗算:a+b=π+π/(π-1)=π(1+1/(π-1))=π((π-1)+1)/(π-1)

=π×π/(π-1),驗算正確。

其實沒必要列舉。

結論:

只要兩實數都不是“1”,

並且滿足b=a/(a-1),

就符合題設“兩數之和等於兩數之積”

這樣的數,多少對兒?∝,就是俗話說的無數。


感覺好膩害


是否存在這樣的兩個數:它們的積與它們的和相等?

這麼簡單的題目,看回答竟然是五花八門,你們是來欺負老漢是文科生的嗎?

得了,再當一次中學生,好好的做一次作業。

設:這兩個數分別為X和Y,那麼由題意可得

XY=X+Y

那麼看圖,看圖,看圖

原式可推出:

⑴X=Y/(Y-1)

⑵Y=X/(X-1)

分母不能為0,所以X和Y都不能等於1 。

所以,這題目只要X和Y都不等於1的情況下,隨便取個數代入原式(或推導出來的這兩個小等式,都一樣的),都可以得到一對正確的數字。答案有無窮多對。


比如X=0的時候,Y也等於0; X=2的時候,Y也等於2;X=3的時候,Y=1.5;當然負數也是可以的,X= -1的時候,Y=1/2;X= -2的時候, Y=2/3.............


出棋不意


小學數學老師出的題,我們費勁九牛二虎之力,算出來兩個,2+2=2*2/0+0=0*0。後來上了高中又解出來了兩個1.5+3=1.5*3/1.25+5=1.25*5。其實這樣的數挺多的,但是忘記公式了。



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