加比の理

以下のような条件付き恒等式のことを,加比の理といいます.

定理.
\begin{aligned} \frac{a}{b} = \frac{c}{d} = \frac{e}{f} \end{aligned} のとき,次の等式が成り立つ.
\begin{aligned} \frac{a}{b} = \frac{ap + cq}{bp +dq} = \frac{ap + cq + er}{bp +dq +fr} \end{aligned}
 
特に,p = q = r = 1のとき,
\begin{aligned} \frac{a}{b} = \frac{a + c}{b +d} = \frac{a + c + e}{b +d +f} \end{aligned}

証明.
\begin{aligned} \frac{a}{b} = \frac{c}{d} = \frac{e}{f} = k \end{aligned}  とおく.
a = bk, c =dk, e = fkとなるので,
\begin{aligned} \frac{a}{b} = k \end{aligned}
 
\begin{aligned} \frac{ap + cq}{bp +dq} &= \frac{bkp + dkq}{bp +dq} \\ &= \frac{k(bp + dq)}{bp +dq} \\ &= k \end{aligned}
 
\begin{aligned} \frac{ap + cq + er}{bp +dq +fr} &= \frac{bkp + dkq + fkr}{bp + dq + fr} \\ &= \frac{k(bp + dq + fr)}{bp + dq + fr} \\ &= k \end{aligned}

よって,
\begin{aligned} \frac{a}{b} = \frac{ap + cq}{bp +dq} = \frac{ap + cq + er}{bp +dq +fr} \end{aligned}
 
また,この等式にp = q = r = 1を代入すると,以下の等式が得られる.
\begin{aligned} \frac{a}{b} = \frac{a + c}{b +d} = \frac{a + c + e}{b +d +f} \end{aligned}

   

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