是否存在正整数组 $(x,y,z)$,使 $10(xy+yz+zx)=9xyz$ 成立?若存在,求出所有正整数组 $(x,y,z)$;若不存在,请说明理由。
$\because 10(xy+yz+zx)=9xyz$
$\therefore 10xy+10yz+10zx=9xyz$
$\therefore 10 \times \dfrac{1}{x} +10 \times \dfrac{1}{y} +10 \times \dfrac{1}{z} =9$
$\therefore \dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{y}+\dfrac{1}{z}=\dfrac{9}{10}$
不妨设 $x \leq y \leq z.$
又 $\because x,y,z>0$
$\therefore x,y,z>1$
则 $\dfrac{1}{x} \geq \dfrac{1}{y} \geq \dfrac{1}{z},$ $\dfrac{1}{x} \geq \dfrac{3}{10}.$
$\therefore x<4.$
分类讨论如下:
$1^\circ \, x=2:$ 代入原式,得
$\dfrac{1}{2}+\dfrac{1}{y}+\dfrac{1}{z}=\dfrac{9}{10}$
则 $\dfrac{1}{y}+\dfrac{1}{z}=\dfrac{2}{5}$
有 $\dfrac{1}{y} \geq \dfrac{1}{5}.$
$\therefore 1 < y \leq 5.$
$\text{I.} \quad y=2:$ 代入上式解得 $z=-10. (舍)$
$\text{II.} \quad y=3:$ 代入上式解得 $z=15. (\sqrt{})$
$\text{III.} \quad y=4:$ 代入上式解得 $z=\dfrac{20}{3}.(舍)$
$\text{IIII.} \quad y=5:$ 代入上式解得 $z=5.(\sqrt{})$
$2^\circ \, x=3:$ 代入原式,得
$\dfrac{1}{3}+\dfrac{1}{y}+\dfrac{1}{z}=\dfrac{9}{10}$
则 $\dfrac{1}{y}+\dfrac{1}{z}=\dfrac{17}{30}$
有 $\dfrac{1}{y} \geq \dfrac{17}{60}$
$\therefore 3 \leq y<4.$ 则 $y=3:$ 代入上式解得 $z=\dfrac{30}{7}. (舍)$
综上所述,$(x,y,z)=(2,2,5),(2,5,2),(5,2,2),(2,3,15),(2,15,3),(3,2,15),(3,15,2),(15,2,3),(15,3,2).$