Giải hệ phương trình \(\left\{ \begin{array}{l}{x^2} = 2x - y\\{y^2} = 2y - z\\{z^2} = 2z - t\\{t^2} = 2t - x\end{array} \right.\)
Trả lời bởi giáo viên
\(\left\{ \begin{array}{l}{x^2} = 2x - y\\{y^2} = 2y - z\\{z^2} = 2z - t\\{t^2} = 2t - x\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}{\left( {1 - x} \right)^2} = 1 - y \ge 0\\{\left( {1 - y} \right)^2} = 1 - z \ge 0\\{\left( {1 - z} \right)^2} = 1 - t \ge 0\\{\left( {1 - t} \right)^2} = 1 - x \ge 0\end{array} \right.\)
Đặt \(\left\{ \begin{array}{l}b = 1 - y \ge 0\\c = 1 - z \ge 0\\d = 1 - t \ge 0\\a = 1 - x \ge 0\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{a^2} = b\\{b^2} = c\\{c^2} = d\\{d^2} = a\end{array} \right.\)
+) Xét \(a = 0 \Rightarrow b = c = d = 0 \Rightarrow x = y = z = t = 1\)
+) Xét \(a \ne 0 \Rightarrow b;c;d \ne 0\).
Ta có \(\left\{ \begin{array}{l}{a^2} = b\\{b^2} = c\\{c^2} = d\\{d^2} = a\end{array} \right.\) nhân theo vế ta có \({\left( {abcd} \right)^2} - abcd = 0 \Leftrightarrow abcd = 1\)( vì \(abcd \ne 0\))
Mặt khác \(\left\{ \begin{array}{l}{a^2} = b \ge 0\\{b^2} = c \ge 0\\{c^2} = d \ge 0\\{d^2} = a \ge 0\end{array} \right. \Rightarrow {a^2} + {b^2} + {c^2} + {d^2} = a + b + c + d\)
\(\begin{array}{l} \Leftrightarrow 2{a^2} + 2{b^2} + 2{c^2} + 2{d^2} - 2a + 2b + 2c + 2d = 0\\ \Leftrightarrow {\left( {a - 1} \right)^2} + {\left( {b - 1} \right)^2} + {\left( {c - 1} \right)^2} + {\left( {d - 1} \right)^2} + {a^2} + {b^2} + {c^2} + {d^2} - 4 = 0\end{array}\)
Ta có \({a^2} + {b^2} + {c^2} + {d^2} \ge 4\sqrt[4]{{{a^2}{b^2}{c^2}{d^2}}} = 4\)
\( \Rightarrow {\left( {a - 1} \right)^2} + {\left( {b - 1} \right)^2} + {\left( {c - 1} \right)^2} + {\left( {d - 1} \right)^2} + {a^2} + {b^2} + {c^2} + {d^2} - 4 \ge 0\).
Dấu “=” xảy ra \( \Leftrightarrow a = b = c = d = 1 \Rightarrow x = y = z = t = 0\).
Vậy hệ phương trình có nghiệm \(\left( {x;y;z;t} \right)\)là \(\left( {0;0;0;0} \right);\left( {1;1;1;1} \right)\).
Hướng dẫn giải:
+) Biến đổi hệ phương trình ban đầu bằng cách đặt \(1 - x = a\) tương tự với y, z, t.
+) Đưa về hệ mới.
+) Sử dụng bất đẳng thức để tìm nghiệm tại dấu “=”