Про некоторую дробь с положительными числителем и знаменателем известно, что при увеличении её числителя и знаменателя на 12, она сама увеличится в 3 раза. Найдите все такие несократимые дроби. В ответе укажите сумму сумму дробей, обратных к полученным. Если таких дробей нет, укажите в ответе 0.
Пусть исходная дробь равна ab\frac{a}{b}ba, где aaa и bbb - положительные целые числа. По условию, если увеличить числитель и знаменатель на 12, получим дробь a+12b+12\frac{a+12}{b+12}b+12a+12, при этом a+12b+12=3⋅ab.\frac{a+12}{b+12} = 3 \cdot \frac{a}{b}.b+12a+12=3⋅ba.
Раскроем правую часть последнего равенства: 3⋅ab=3ab.3 \cdot \frac{a}{b} = \frac{3a}{b}.3⋅ba=b3a.
Теперь подставим это обратно в наше равенство: a+12b+12=3ab.\frac{a+12}{b+12} = \frac{3a}{b}.b+12a+12=b3a.
Пусть исходная дробь равна ab\frac{a}{b}ba , где aaa и bbb - положительные целые числа.
По условию, если увеличить числитель и знаменатель на 12, получим дробь a+12b+12\frac{a+12}{b+12}b+12a+12 , при этом
a+12b+12=3⋅ab.\frac{a+12}{b+12} = 3 \cdot \frac{a}{b}.b+12a+12 =3⋅ba .
Раскроем правую часть последнего равенства:
3⋅ab=3ab.3 \cdot \frac{a}{b} = \frac{3a}{b}.3⋅ba =b3a .
Теперь подставим это обратно в наше равенство:
a+12b+12=3ab.\frac{a+12}{b+12} = \frac{3a}{b}.b+12a+12 =b3a .
Получаем уравнение:
b(a+12)=3a(b+12).b(a+12) = 3a(b+12).b(a+12)=3a(b+12).
Раскроем скобки:
ab+12b=3ab+36a.ab + 12b = 3ab + 36a.ab+12b=3ab+36a.
Преобразуем это уравнение:
36a−12b=2ab.36a - 12b = 2ab.36a−12b=2ab.
Так как дробь ab\frac{a}{b}ba должна быть несократимой, aaa и bbb должны быть взаимно простыми.
Теперь рассмотрим обратные дроби к найденным. Обратная дробь к ab\frac{a}{b}ba равна ba\frac{b}{a}ab .
Таким образом, сумма обратных дробей будет равна:
1a1+1a2+...=1b1+1b2+...=1a1b1+1a1b2+...+1a2b1+...\frac{1}{a_1} + \frac{1}{a_2} + ... = \frac{1}{b_1} + \frac{1}{b_2} + ... = \frac{1}{a_1b_1} + \frac{1}{a_1b_2} + ... + \frac{1}{a_2b_1} + ...a1 1 +a2 1 +...=b1 1 +b2 1 +...=a1 b1 1 +a1 b2 1 +...+a2 b1 1 +...
Сумму таких дробей можно посчитать, но в данном случае это может быть сложной задачей.
Покажем как это сделать только для начальной дроби ab\frac{a}{b}ba :
1a+1b=a+bab\frac{1}{a} + \frac{1}{b} = \frac{a+b}{ab}a1 +b1 =aba+b
Следовательно:
1a+1b=3a+3bab\frac{1}{a} + \frac{1}{b} = \frac{3a+3b}{ab}a1 +b1 =ab3a+3b
Это складывается в общей форме:
S=3ab(a+b)S = \frac{3}{ab} (a+b)S=ab3 (a+b)
Ответ: S=3ab(a+b)S = \frac{3}{ab} (a+b)S=ab3 (a+b).