Bài toán ( Putnam 2009) . Gỉa sử $f,g,h$ là các hàm khả vi trên một khoảng mở chứa điểm 0 Và thỏa mãn :
$f^{'}=2f^{2}gh+\frac{1}{gh};g^{'}=fg^{2}h+\frac{4}{fh};h^{'}=3fgh^{2}+\frac{1}{fg}$
và $f(0)=1;g(0)=1;h(0)=1$.
Tìm một biểu thức cho hàm f(x) , giả thiết f(x) trong triệt tiêu trên khoảng mở chứa 0.
Lời giải. Nhân đẳng thức thứ nhất cho gh , thứ 2 cho fh, và đẳng thức cuối cho fg ta được
$f^{'}gh=2\left ( fgh \right )^{2}+1;fg^{'}h=(fgh)^{2}+4;fgh^{'}=3(fgh)^{2}+1$.
Cộng các đẳng thức này ta được
$f^{'}gh+fg^{'}h+fgh^{'}=6(fgh)^{2}+6\Rightarrow (fgh)^{'}=6(fgh)^{2}+6$.
Bằng cách đặt k(x)=f(x)g(x)h(x); ta được $k^{'}=6k^{2}+6\Rightarrow \frac{\mathrm{d} k}{\mathrm{d} x}=6k^{2}+6\Rightarrow \frac{dk}{6k^{2}+6}=dx$
Kết hợp với điều kiện k(0)=1 ta thấy: $k(x)=tan\left ( 6x+\frac{\pi }{4} \right ).$
Lại thấy:$\frac{f^{'}}{f}=2tan\left ( 6x+\frac{\pi }{4} \right )+cot\left ( 6x+\frac{\pi }{4} \right )$
$\Rightarrow lnf(x)=\frac{-2lncos\left ( 6x+\frac{\pi }{4} \right )+lnsin\left ( 6x+\frac{\pi }{4} \right )}{6}$
$\Rightarrow f(x)=e^{c}\left ( \frac{sin\left ( 6x+\frac{\pi }{4} \right )}{cos^{2}\left ( 6x+\frac{\pi }{4} \right )} \right )^{\frac{1}{6}}$. Từ giả thiết f(0)=1 ta tính được
$f(x)=\frac{1}{2^{12}}\left ( \frac{sin\left ( 6x+\frac{\pi }{4} \right )}{cos^{2}\left ( 6x+\frac{\pi }{4} \right )} \right )^{\frac{1}{6}}$.
Lưu ý là ta cũng có thể tính được g(x), h(x) bằng các tương tự.
Bài viết đã được chỉnh sửa nội dung bởi sinh vien: 07-05-2015 - 16:20
