Question Number 216046 by MATHEMATICSAM last updated on 26/Jan/25 | ||
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$${x}\:=\:{bz}\:+\:{cy},\:{y}\:=\:{cx}\:+\:{az}\:\mathrm{and}\:{z}\:=\:{bx}\:+\:{ay} \\ $$$$\mathrm{then}\:\mathrm{prove}\:\mathrm{that}\:{a}^{\mathrm{2}} \:+\:{b}^{\mathrm{2}} \:+\:{c}^{\mathrm{2}} \:+\:\mathrm{2}{abc}\:=\:\mathrm{1}. \\ $$ | ||
Answered by A5T last updated on 26/Jan/25 | ||
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$$\mathrm{x}=\mathrm{bz}+\mathrm{cy}...\left(\mathrm{i}\right);\:\mathrm{y}=\mathrm{cx}+\mathrm{az}...\left(\mathrm{ii}\right);\:\mathrm{z}=\mathrm{bx}+\mathrm{ay}...\left(\mathrm{iii}\right) \\ $$$$\left(\mathrm{i}\right)\:\mathrm{in}\:\left(\mathrm{ii}\right)\Rightarrow\:\mathrm{y}=\mathrm{cbz}+\mathrm{c}^{\mathrm{2}} \mathrm{y}+\mathrm{az}...\left(\mathrm{iv}\right) \\ $$$$\left(\mathrm{i}\right)\:\mathrm{in}\:\left(\mathrm{iii}\right)\Rightarrow\:\mathrm{z}=\mathrm{b}^{\mathrm{2}} \mathrm{z}+\mathrm{bcy}+\mathrm{ay}\Rightarrow\mathrm{z}=\frac{\mathrm{bcy}+\mathrm{ay}}{\mathrm{1}−\mathrm{b}^{\mathrm{2}} }...\left(\mathrm{v}\right) \\ $$$$\left(\mathrm{v}\right)\:\mathrm{in}\:\left(\mathrm{iv}\right)\:\Rightarrow\mathrm{y}=\frac{\mathrm{b}^{\mathrm{2}} \mathrm{c}^{\mathrm{2}} \mathrm{y}+\mathrm{2abcy}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} \mathrm{y}}{\mathrm{1}−\mathrm{b}^{\mathrm{2}} }+\mathrm{c}^{\mathrm{2}} \mathrm{y}...\left(\mathrm{vi}\right) \\ $$$$\left(\mathrm{vi}\right)/\mathrm{y}\Rightarrow\mathrm{1}=\frac{\mathrm{b}^{\mathrm{2}} \mathrm{c}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2abc}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}−\mathrm{b}^{\mathrm{2}} }+\mathrm{c}^{\mathrm{2}} =\frac{\mathrm{2abc}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} +\mathrm{c}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}−\mathrm{b}^{\mathrm{2}} } \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{1}−\mathrm{b}^{\mathrm{2}} =\mathrm{a}^{\mathrm{2}} +\mathrm{c}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2abc}\Rightarrow\mathrm{a}^{\mathrm{2}} +\mathrm{b}^{\mathrm{2}} +\mathrm{c}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2abc}=\mathrm{1}\:\:\:\blacksquare \\ $$ | ||
Answered by mr W last updated on 26/Jan/25 | ||
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$$−{x}+{cy}+{bz}=\mathrm{0} \\ $$$${cx}−{y}+{az}=\mathrm{0} \\ $$$${bx}+{ay}−{z}=\mathrm{0} \\ $$$${such}\:{that}\:{nontrivial}\:{solution}\:{exists}, \\ $$$$\begin{vmatrix}{−\mathrm{1}}&{{c}}&{{b}}\\{{c}}&{−\mathrm{1}}&{{a}}\\{{b}}&{{a}}&{−\mathrm{1}}\end{vmatrix}=\mathrm{0} \\ $$$$−\left(\mathrm{1}−{a}^{\mathrm{2}} \right)−{c}\left(−{c}−{ab}\right)+{b}\left({ca}+{b}\right)=\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow{a}^{\mathrm{2}} +{b}^{\mathrm{2}} +{c}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{abc}=\mathrm{1}\:\checkmark \\ $$ | ||