Tìm nghiệm nguyên dương của các phương trình:
C/$\sqrt{x}+\sqrt{y}=\sqrt{x+y}+2$
Bài này có ở sách của thầy Phan Huy Khải, mình xin trình bày lại đầy đủ để mọi người có thể tham khảo thêm cách giải ngắn gọn, dễ hiểu và rất đẹp của thầy
$\sqrt{x}+\sqrt{y}=\sqrt{x+y}+2$
Do $x,y$ dương nên phương trình trên tương đương với:
$x+y+2\sqrt{xy}=x+y+4+4\sqrt{x+y}
\Leftrightarrow \sqrt{xy}=2(1+\sqrt{x+y})(*)$
$\Leftrightarrow xy=4(1+x+y+2\sqrt{x+y})
\Leftrightarrow 8\sqrt{x+y}=xy-4x-4y-4(1)$
Do $x,y$ nguyên dương nên từ $(1)$ suy ra $\sqrt{x+y}$ là số nguyên.
Từ $(*)$ ta thấy $\sqrt{xy}$ là số chẵn, đặt $\sqrt{xy}=2t,t$ nguyên dương.
Từ phương trình đã cho ta có hệ:
$\left\{\begin{matrix}\sqrt{x}+\sqrt{y}=t+1 & \\ \sqrt{xy}=2t & \end{matrix}\right.$
Theo định lí Viete suy ra $\sqrt{x}$ và $\sqrt{y}$ là hai nghiệm của phương trình:
$z^2-(t+1)z+2t=0(2)$
Xét biệt thức $\triangle $ của $(2)$:
$\triangle =(t+1)^2-8t=t^2-6t+1$
Để phương trình trên có nghiệm nguyên $\triangle$ phải là số chính phương,trước hết:
$\triangle \geq 0\Leftrightarrow t^2-6t+1\geq 0
\Leftrightarrow\left[ \begin{array}{l}
t\geq 3+\sqrt{8} \\t\leq 3-\sqrt{8}
\end{array} \right.$
Do $t$ nguyên dương nên $t\geq 6$
Mặc khác:
$\triangle -(t-3)^2=t^2-6t+1-t^2+6t-9=-8<0$
$\triangle -(t-5)^2=t^2-6t+1-t^2+10t-25=4t-24\geq 0$ (do $t\geq 6$ )
nên: $(t-5)^2\leq \triangle <(t-3)^2$
Từ $(3)$ và do $\triangle$ là số chính phương nên:
$\Leftrightarrow\left[ \begin{array}{l}
\triangle =(t-5)^2 \\\triangle =(t-4)^2
\end{array} \right.$
a) Nếu $\triangle =(t-5)^2\Rightarrow t^2-6t+1=t^2-10t+25\Rightarrow t=6$. Từ $(2)$ ta có:
$z^2-7z+12=0\Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
z=3\\z=4
\end{array} \right.$
Với trường hợp này phương trình có hai nghiệm nguyên dương: $(x,y)=(9,16),(16,9)$
b) Nếu $\triangle=(t-4)^2\Rightarrow t^2-6t+1=t^2-8t+16\Rightarrow 2t=15$. Trường hợp này loại do $t$ không nguyên.
Kết luận: Phương trình có hai nghiệm nguyên dương: $(x,y)=(9,16),(16,9)$