每日一题[1007]消元与求值

若$a\sin^2\theta+b\cos^2\theta=c$且$\dfrac{a}{\sin^2\theta}+\dfrac{b}{\cos^2\theta}=c$,则$\dfrac{c}{a-b}+\dfrac{a}{b-c}+\dfrac{b}{c-a}$的值为______.

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正确答案是$0$.

分析与解 根据已知,有\[\begin{aligned}a\sin^2\theta+b\cos^2\theta&=c\left(\sin^2\theta+\cos^2\theta\right),\\a\cos^2\theta+b\sin^2\theta&=c\sin^2\theta\cos^2\theta.\end{aligned}\]第一个等式即\[c-b=\dfrac{\sin^2\theta}{\cos^2\theta}\cdot (a-c),\]因此\[\begin{split}&\dfrac{c}{a-b}+\dfrac{a}{b-c}+\dfrac{b}{c-a}\\=&\dfrac{c}{(a-c)+(c-b)}-\dfrac{a}{c-b}-\dfrac{b}{a-c}\\=&\dfrac{c}{\left(1+\dfrac{\sin^2\theta}{\cos^2\theta}\right)\cdot (a-c)}-\dfrac{a\cos^2\theta}{\sin^2\theta\cdot (a-c)}-\dfrac{b\sin^2\theta}{\sin^2\theta\cdot (a-c)}\\=&\dfrac{c\sin^2\theta\cos^2\theta-a\cos^2\theta-b\sin^2\theta}{\sin^2\theta\cdot (a-c)}\\=&0.\end{split}\]

另法 也可以由第一个等式解出$\sin^2\theta=\dfrac {c-b}{a-b}$,代入第二个等式得到$$\dfrac a{\frac{c-b}{a-b}}+\dfrac b{1-\frac{c-b}{a-b}}=c,$$整理得$$\dfrac{a(a-b)}{c-b}+\dfrac {b(a-b)}{a-c}=c,$$两边同除$a-b$得到所求代数式的值为$0$.

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