Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (267.05 KB, 18 trang )
<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>
I. Hệ phơng trình dạng hoán vị vòng quanh.
" <b>Bài 1. </b> ( Đề thi HSG quốc gia năm 1994 )
Gi¶i hƯ phơng trình :
3 2
3 2
3 2
3 3 ln 1
3 3 ln 1
3 3 ln 1
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>y</i>
<i>y</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>z</i> <i>z</i> <i>z</i> <i>z</i> <i>x</i>
⎧ + − + − + =
⎪⎪ <sub>+</sub> <sub>− +</sub> <sub>− + =</sub>
⎨
⎪
+ − + − + =
⎪⎩
<b>Gi¶i : </b>
XÐt hµm sè : f
2
2
2
2 1
f' 3 1 0, R
1
<i>t</i>
<i>t</i> <i>t</i> <i>x</i>
<i>t</i> <i>t</i>
= + + > ∀ ∈
− +
Vậy hàm số f
f
f
<i>x</i> <i>y</i>
<i>y</i> <i>z</i>
<i>z</i> <i>x</i>
⎧ =
⎪ <sub>=</sub>
⎨
⎪ <sub>=</sub>
⎩
Khơng mất tính tổng qt, giả sử : <i>x</i>=min
<i>x</i>≤ ⇒<i>y</i> f
Với : <i>x</i>= =<i>y</i> <i>z</i> , xét phơng trình : <i>x</i>3+2<i>x</i>− +3 ln
Do hàm số : ϕ
" <b>Bài toán tổng quát 1 . </b><i>Xét hệ phơng trình có dạng :</i>
1 2
2 3
1
1
f g
f g
....
f g
f g
<i>n</i> <i>n</i>
<i>n</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
−
⎧ =
⎪ <sub>=</sub>
⎪⎪
⎨
⎪ <sub>=</sub>
⎪
=
⎪⎩
<i>Nếu hai hàm số f và g cùng tăng trên tập A và </i>
<b>Chøng minh </b>:
Kh«ng mất tính tổng quát giả sử : <i>x</i><sub>1</sub>=min
Lúc đó ta có : f<i>x</i><sub>1</sub>≤<i>x</i><sub>2</sub>⇒
Từ đó suy ra : <i>x</i> =<i>x</i> = =... <i>x</i> .
" <b>Bµi 2. </b>
<i> Giải hệ phơng tr×nh : </i>
3 2
3 2
3 2
2
2
2
1
4
<i>x</i> <i>x</i>
<i>y</i> <i>y</i>
<i>z</i> <i>z</i>
<i>y</i>
<i>z</i>
<i>x</i>
+
+
+
⎧⎛ ⎞
⎪<sub>⎜ ⎟</sub> =
⎝ ⎠
⎪
⎪
⎪⎛ ⎞ <sub>=</sub>
⎨⎜ ⎟<sub>⎝ ⎠</sub>
⎪
⎪
⎛ ⎞
⎪<sub>⎜ ⎟</sub> <sub>=</sub>
⎪⎝ ⎠
⎩
<b>Gi¶i: </b>
Vì vế trái của các ph−ơng trình trong hệ đều d−ơng nên hệ chỉ có nghiệm : <i>x y z</i>, , >0.
Xét hàm số :
3 2
2
1
f
4
<i>t</i> <i>t</i>
<i>t</i>
+
⎛ ⎞
= ⎜ ⎟<sub>⎝ ⎠</sub> , ta cã :
3 2
2
2 1
f' 2 ln 4 3 . 0, 0
4
<i>t</i> <i>t</i>
<i>t</i> <i>t</i> <i>t</i> <i>t</i>
+
⎛ ⎞
= − + <sub>⎜ ⎟</sub> < ∀ >
⎝ ⎠ .
VËy hµm sè f
Khụng mất tính tổng quát, giả sử : <i>x</i>=min
<i>x</i>≤ ⇒<i>y</i> f
2
<i>x</i>= = =<i>y</i> <i>z</i> .
" <b>Bài toán tổng quát 2 . </b><i>Xét hệ phơng trình có dạng (với n lỴ ):</i>
1 2
2 3
1
1
f g
f g
....
f g
f g
<i>n</i> <i>n</i>
<i>n</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
−
⎧ =
⎪ <sub>=</sub>
⎪⎪
⎨
⎪ <sub>=</sub>
⎪
=
⎪⎩
<i>Nếu hàm số f giảm trên tập A , g tăng trên A và </i>
<b>Chøng minh </b>:
Không mất tính tổng quát giả sử : <i>x</i><sub>1</sub>=min
1 2 f 1 f 2 g 2 g 3 2 3... <i>n</i> 1 f <i>n</i> f 1 1 2
<i>x</i> ≤<i>x</i> ⇒ <i>x</i> ≥ <i>x</i> ⇒ <i>x</i> ≥ <i>x</i> ⇒<i>x</i> ≥<i>x</i> ⇒<i>x</i> ≤<i>x</i> ⇒ <i>x</i> ≥ <i>x</i> ⇒<i>x</i> ≥<i>x</i> .
⇒ <i>x</i><sub>1</sub> =<i>x</i><sub>2</sub>
Từ đó suy ra : <i>x</i><sub>1</sub>=<i>x</i><sub>2</sub> = =... <i>x<sub>n</sub></i>.
" <b>Bài 3. </b>
Gi¶i hệ phơng trình :
2
2
2
2
1 2
1 2
1 2
1 2
<i>x</i> <i>y</i>
<i>y</i> <i>z</i>
<i>z</i> <i>t</i>
<i>t</i> <i>x</i>
⎧ − =
⎪
⎪ − =
⎪
⎨
− =
⎪
⎪
− =
<b>Gi¶i : </b>
Vì vế trái của các ph−ơng trình trong hệ khơng âm nên ph−ơng chỉ có nghiệm : , , ,<i>x y z t</i>≥0.
Xét hàm số : f
Kh«ng mÊt tÝnh tỉng quát, giả sử : <i>x</i>=min
+ Nếu <i>x</i>∈
+ Nếu <i>x</i>∈
f f f f z
<i>x</i>≤ ⇒<i>y</i> <i>x</i> ≥ <i>y</i> ⇒ ≥ ⇒<i>y</i> <i>z</i> <i>y</i> ≤ ⇒ ≤<i>z</i> <i>x</i> ⇒ =<i>x</i> <i>z</i>.
Víi <i>x</i>=<i>z</i> ⇒f
Lúc đó hệ ph−ơng trình trở thành :
2
1 2
1 2
1 2
<i>x</i> <i>y</i>
<i>x</i> <i>y</i>
<i>x</i> <i>y</i>
<i>y</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>y</i>
⎧ − =
⎧ − = ⎪
⎪ <sub>⇔</sub>
⎨ ⎨ ⎡ =
− =
⎪ ⎪ ⎢
⎩ <sub>⎩</sub> <sub>⎣</sub> <sub>= −</sub>
2 3
<i>x</i> <i>y</i>
⇔ = = −
Vậy hệ ph−ơng trình đã cho có 2 nghiệm : <i>x</i>= = = = +<i>y</i> <i>z</i> <i>t</i> 2 3 và <i>x</i>= = −<i>y</i> 2 3.
" <b>Bài toán tổng quát 3 . </b><i>Xét hệ ph−ơng trình có dạng (với n chẵn ):</i>
1 2
2 3
1
1
f g
f g
....
f g
f g
<i>n</i> <i>n</i>
<i>n</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
−
⎧ =
⎪ <sub>=</sub>
⎪⎪
⎨
⎪ <sub>=</sub>
⎪
=
⎪⎩
<i>Nếu hàm số f giảm trên tập A , g tăng trên A và </i>
2 4
...
...
<i>n</i>
<i>n</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
−
= = =
⎡
⎢ <sub>=</sub> <sub>= =</sub>
⎣ <i> víi n ch½n . </i>
<b>Chøng minh </b>:
Khơng mất tính tổng quát giả sử : <i>x</i><sub>1</sub>=min
1 3 1 3 2 4
2 4
f f g g
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
≤ ⇒ ≥ ⇒ ≥
⇒ ≥
3 5
f f g g
...
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
⇒ ≤ ⇒ ≤
⇒ ≤
1 1
f f g g
...
<i>n</i> <i>n</i> <i>n</i>
<i>n</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
− −
−
⇒ ≤ ⇒ ≤
⇒ ≤
f <i>x<sub>n</sub></i><sub>−</sub> f <i>x</i> g <i>x<sub>n</sub></i> g <i>x</i> <i>x<sub>n</sub></i> <i>x</i>
⇒ ≥ ⇒ ≥ ⇒ ≥
<b>PhÇn bμi tập ứng dụng phơng pháp </b>
) 1. Giải hệ phơng trình :
3 2
3 2
3 2
2 7 8 2
2 7 8 2
2 7 8 2
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>y</i>
<i>y</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>z</i> <i>z</i> <i>z</i> <i>x</i>
⎧ − + − =
⎪ <sub>−</sub> <sub>+</sub> <sub>− =</sub>
⎨
⎪ <sub>−</sub> <sub>+</sub> <sub>− =</sub>
⎩
) 2. Chøng minh víi mỗi <i>a</i><i>R</i>, hệ phơng trình :
2 3
2 3
2 3
<i>x</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>a</i>
<i>y</i> <i>z</i> <i>z</i> <i>a</i>
<i>z</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>a</i>
⎧ = + +
⎪ <sub>= + +</sub>
⎨
⎪ = + +
⎩
cã mét nghiÖm duy nhất .
) 3. Cho hệ phơng trình :
2
2
2
<i>x</i> <i>y</i> <i>a</i>
<i>y</i> <i>z</i> <i>a</i>
<i>z</i> <i>x</i> <i>a</i>
⎧ = +
⎪ <sub>= +</sub>
⎨
⎪ = +
⎩
Tìm <i> a để hệ ph−ơng trình chỉ có nghiệm với dạng x</i>= =<i>y</i> <i>z</i>.
) 4. Giải hệ ph−ơng trình :
3
1 1 2
3
2 2 3
3
99 99 100
3
100 100 1
3 2 2
3 2 2
...
3 2 2
3 2 2
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
⎧ − + =
⎪ <sub>−</sub> <sub>+ =</sub>
⎪⎪
⎨
⎪ <sub>−</sub> <sub>+ =</sub>
⎪
⎪ − + =
⎩
) 5. Cho n là số nguyên lớn hơn 1. Tìm a để hệ ph−ơng trình :
2 3
1 2 2 2
2 3
2 3 3 3
2 3
1
2 3
1 1 1
4
4
...
4
4
<i>n</i> <i>n</i> <i>n</i> <i>n</i>
<i>n</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>ax</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>ax</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>ax</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>ax</i>
−
⎧ = − +
⎪ <sub>=</sub> <sub>−</sub> <sub>+</sub>
⎪⎪
⎨
⎪ <sub>=</sub> <sub>−</sub> <sub>+</sub>
⎪
⎪ = − +
⎩
cã mét nghiÖm duy nhÊt .
) 6. Cho n là số nguyên lớn hơn 1 và <i>a</i>0<i>. Chứng minh hệ phơng trình : </i>
2 3
1 2 2 2
2 3
2 3 3 3
2 3
1
2 3
1 1 1
4
4
...
4
4
<i>n</i> <i>n</i> <i>n</i> <i>n</i>
<i>n</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>ax</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>ax</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>ax</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>ax</i>
−
⎧ = − +
⎪ <sub>=</sub> <sub>−</sub> <sub>+</sub>
⎪⎪
⎨
⎪ <sub>=</sub> <sub>−</sub> <sub>+</sub>
⎪
⎪ = − +
⎩
cã nghiệm duy nhất .
) 7. Chứng minh với mỗi <i>a</i><i>R</i>, hệ phơng trình :
2 3 2
2 3 2
2 3 2
<i>x</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>a</i>
<i>y</i> <i>z</i> <i>z</i> <i>z</i> <i>a</i>
<i>z</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>a</i>
⎧ = + + +
⎪ <sub>= + + +</sub>
⎨
⎪ = + + +
⎩
Ii. Hệ phơng trình giải đợc bằng phơng pháp lợng giác hoá.
" <b>1</b>. Giải hệ phơng trình :
2 2
1 1 1 (1)
1 1 2 (2)
<i>x</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>y</i>
⎧ <sub>−</sub> <sub>+</sub> <sub>−</sub> <sub>=</sub>
⎪
⎨
− + =
⎪⎩
<b>Gi¶i.</b> §K :
2
2
1
1 0
1
1 0
<i>x</i>
<i>x</i>
<i>y</i>
<i>y</i>
⎧ ≤
⎧ − ≥ <sub>⇔</sub>⎪
⎨ <sub>⎨ ≤</sub>
− ≥ ⎪
⎩ ⎩
Đặt <i>x</i>=cos ; y=cosα β với α β, ∈
cos .sin cos .sin =1
2
1 cos 1 cos 2
sin cos sin .cos 1 0
π
α β β α α β
α β <sub>α</sub> <sub>α</sub> <sub>α</sub> <sub>α</sub>
⎧
+
⎧ ⎪ + =
⇔<sub>⎨</sub> ⇔<sub>⎨</sub>
− + =
<sub></sub> <sub></sub> <sub></sub> <sub> =</sub>
Đặt
2
1
sin cos , t 2 sin .cos
2
<i>t</i>
<i>t</i>= α− α ≤ ⇒ α α = −
Khi đó ta có :
2
2
1
1 0 2 3 1
2
<i>t</i>
<i>t</i>− − − = ⇔ + − ⇒ =<i>t</i> <i>t</i> <i>t</i>
Víi <i>t</i>=1, ta cã : 2sin 1 0 0
4 2 1
<i>x</i>
<i>y</i>
π π
α α β ⎧ =
⎛ <sub>−</sub> ⎞
= ⇒ = ⇒ = ⇒ ⎨
⎜ ⎟ <sub>=</sub>
⎝ ⎠ ⎩
<i><b>Nếu : </b></i> <i>x</i> ≤<i>a a</i>
" <b>2. </b>Giải hệ phơng tr×nh :
2 2
2 1 4 3 1
1 2
<i>x</i> <i>y</i> <i>xy</i>
<i>x</i> <i>y</i>
⎧ <sub>−</sub> <sub>+</sub> <sub>=</sub>
⎪
⎨
+ =
⎪⎩
<b>Gi¶i . </b> Do 2 2
1 , 1; 1
<i>x</i> +<i>y</i> = ⇒<i>x y</i>∈ − . Đặt <i>x</i>=sin , yα =cosα với α∈
1
2. 2sin .2. sin2 3
4 2
π
α α
⎛ ⎞ ⎛ ⎞
⇔ <sub>⎜</sub> − <sub>⎟ ⎜</sub> + <sub>⎟</sub>=
⎝ ⎠ ⎝ ⎠ 4sin 4 sin2 sin6 3
π π
α α
⎛ ⎞⎛ ⎞
⇔ <sub>⎜</sub> − <sub>⎟⎜</sub> + <sub>⎟</sub>=
⎝ ⎠⎝ ⎠
8sin sin cos 3
4 12 12
π π π
α α α
⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞
⇔ <sub>⎜</sub> − <sub>⎟</sub> <sub>⎜</sub> − <sub>⎟</sub> <sub>⎜</sub> − <sub>⎟</sub>=
⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ 4cos 12 cos3 cos 2 6 3
π π π
α ⎡ α ⎤
⎛ ⎞ ⎛ ⎞
⇔ <sub>⎜</sub> + <sub>⎟</sub><sub>⎢</sub> − <sub>⎜</sub> − <sub>⎟</sub><sub>⎥</sub>=
⎝ ⎠⎣ ⎝ ⎠⎦
2cos 4cos cos 2 3
12 12 6
π π π
α α α
⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞
⇔ <sub>⎜</sub> − <sub>⎟</sub>− <sub>⎜</sub> − <sub>⎟</sub> <sub>⎜</sub> − <sub>⎟</sub>=
⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
2cos 2 cos 3 cos 3
12 4 12
π π π
α ⎡ α α ⎤
⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞
⇔ <sub>⎜</sub> − <sub>⎟</sub>− <sub>⎢</sub> <sub>⎜</sub> − <sub>⎟</sub>+ <sub>⎜</sub> − <sub>⎟</sub><sub>⎥</sub>=
⎝ ⎠ ⎣ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎦ 2cos 3 4 3
π
α
⎛ ⎞
⇔ − <sub>⎜</sub> − <sub>⎟</sub>=
⎝ ⎠
0 0
0 0
35 120
3
cos 3
4 2 65 120
<i>k</i>
<i>k</i> <i>R</i>
<i>k</i>
α
π
α
α
⎡ = − +
⎛ <sub>−</sub> ⎞<sub>= −</sub> <sub>⇔</sub> <sub>∈</sub>
⎢
⎜ ⎟ <sub>=</sub> <sub>+</sub>
⎝ ⎠ <sub>⎣</sub>
Từ đó suy ra hệ có 6 nghiệm
sin5 , cos5 , -sin25 , cos25 , sin305 , cos305 }
<i><b>Nếu : </b>x</i>2+<i>y</i>2 =<i>a a</i>
" <b>3. </b>Giải hệ phơng trình :
2
2
2
2
2
2
<i>x</i> <i>x y</i> <i>y</i>
<i>y</i> <i>y z</i> <i>z</i>
<i>z</i> <i>z x</i> <i>x</i>
⎧ + =
⎪ <sub>+</sub> <sub>=</sub>
⎨
⎪ + =
⎩
<b>Giải : </b>Từ các ph−ơng trình của hệ , suy ra : , ,<i>x y z</i>≠ ±1. Do ú ta cú :
2
2
2
2
(1)
1
2
(2)
1
2
(3)
1
<i>x</i>
<i>y</i>
<i>x</i>
<i>y</i>
<i>y</i>
<i>z</i>
<i>x</i>
<i>z</i>
=
<sub></sub>
=
<sub></sub>
=
Đặt §Ỉt <i>x</i>=tgα víi ;
2 2
π π
α∈ −⎛<sub>⎜</sub> ⎞<sub>⎟</sub>
⎝ ⎠ (4) vµ sao cho tg , tg2 , tg4 1 (5).
Tơng tự bài 2. Hệ phơng trình có 7 nghiệm , 2 , 4 , 0, 1,..., 3
7 7 7
<i>k</i> <i>k</i> <i>k</i>
<i>x</i> <i>tg</i> π <i>y</i> <i>tg</i> π <i>z</i> <i>tg</i> π <i>k</i>
⎛ <sub>=</sub> <sub>=</sub> <sub>=</sub> ⎞ <sub>=</sub> <sub>±</sub> <sub>±</sub>
⎜ ⎟
⎝ ⎠
<i><b>Víi mäi sè thùc </b>x <b>cã mét sè </b></i>α <i><b>víi </b></i> ;
2 2
π π
α∈ −⎛<sub>⎜</sub> ⎞<sub>⎟</sub>
⎝ ⎠<i><b> sao cho</b>x</i>=tgα <i><b> </b></i>
" <b>4. </b>Giải hệ phơng trình :
2 3
2 3
2 3
3 3 0
3 3 0
3 3 0
<i>x</i> <i>z x</i> <i>z</i> <i>z</i>
<i>y</i> <i>x y</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>z</i> <i>y z</i> <i>y</i> <i>y</i>
⎧ − − + =
⎪ − − + =
⎨
⎪ − − + =
⎩
<b>Gi¶i . </b> Viết lại hệ phơng trình dới dạng :
2 3
2 3
2 3
1 3 3
1 3 3
1 3 3
<i>x</i> <i>z</i> <i>z z</i>
<i>y</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>z</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>y</i>
⎧ <sub>−</sub> <sub>=</sub> <sub>−</sub>
⎪⎪ <sub>−</sub> <sub>=</sub> <sub>−</sub>
⎨
⎪
− = −
⎪⎩
(I)
Từ đó, dễ thấy nếu
≠ ± . Bëi thÕ :
(I) ⇔
3
2
3
2
3
2
3
(1)
1 3
3
(2)
1 3
3
(3)
1 3
<i>z</i> <i>z</i>
<i>x</i>
<i>z</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>y</i>
<i>x</i>
<i>y</i> <i>y</i>
<i>z</i>
<i>y</i>
⎧ <sub>=</sub> −
⎪ <sub>−</sub>
⎪
⎪ <sub>=</sub> −
⎨ <sub>−</sub>
⎪
⎪ <sub>=</sub> −
⎪ <sub>−</sub>
⎩
(II)
Đặt <i>x</i>=tg với ;
2 2
π π
α∈ −⎛<sub>⎜</sub> ⎞<sub>⎟</sub>
⎝ ⎠ (4) vµ sao cho
1
tg , tg3 , tg9
3
α α α ≠ ± (5).
Từ đây dễ dàng suy ra
L¹i cã :
Vì thế α thoả mãn đồng thời (4) và (6) khi và chỉ khi
26
<i>k</i>π
α = víi k nguyên thoả mÃn :
12 <i>k</i> 12
. Dễ dàng kiểm tra đ−ợc rằng, tất cả các giá trị α đ−ợc xác định nh− vừa nêu đều thoả
mãn (5).
Vậy tóm lại hệ ph−ơng trình đã cho có tất cả 25 nghiệm, đó là :
3 9
, , , 0, 1,... 12
26 26 26
<i>k</i> <i>k</i> <i>k</i>
<i>x</i> <i>tg</i> π <i>y</i> <i>tg</i> π <i>z</i> <i>tg</i> π <i>k</i>
⎛ <sub>=</sub> <sub>=</sub> <sub>=</sub> ⎞ <sub>=</sub> <sub>±</sub> <sub>±</sub>
⎜ ⎟
⎝
" <b>5</b>. Giải hệ phơng trình :
1 1 1
3 4 5
1
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>xy</i> <i>yz</i> <i>zx</i>
⎧ ⎛ <sub>+</sub> ⎞<sub>=</sub> ⎛ <sub>+</sub> ⎞<sub>=</sub> ⎛ <sub>+</sub> ⎞
⎪ ⎜<sub>⎝</sub> ⎟<sub>⎠</sub> ⎜ ⎟ ⎜<sub>⎝</sub> ⎟<sub>⎠</sub>
⎨ ⎝ ⎠
⎪ + + =
⎩
<b>Gi¶i.</b> NhËn xÐt : <i>xyz</i>≠0; , ,<i>x y z</i> cïng dÊu . NÕu
HÖ
1 1 1
3 tg 4 tg 5 tg 1
tg tg tg
tg tg tg tg tg tg 1 2
α β γ
α β γ
α β β γ γ α
⎧ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞
+ = + = +
⎪ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎨ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
⎪ <sub>+</sub> <sub>+</sub> <sub>=</sub>
⎩
(1)
2 2 2
1 tg 1 tg 1 tg
3 4 5
tg tg tg
α β γ
α β γ
⎛ + ⎞ ⎛ + ⎞ ⎛ + ⎞
⇔ <sub>⎜</sub> <sub>⎟</sub>= <sub>⎜</sub> <sub>⎟</sub>= <sub>⎜</sub> <sub>⎟</sub>
⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
3 4 5
sin2α sin2β sin2γ
⇔ = =
Tõ (2) suy ra : tgγ
<i>co</i> γ α β α β
β α
+
⇒ = = +
−
tg tg
2 2
π <sub>γ</sub> <sub>α β</sub> <sub>α β γ</sub> π
⎛ ⎞
⇒ <sub>⎜</sub> − <sub>⎟</sub>= + ⇔ + + =
⎝ ⎠ .
Do
⎧ <sub>=</sub> <sub>=</sub>
⎪⎪
⎨
⎪ < < + + =
⎪⎩
3 4 5
sin2 sin2 sin2
0 , , ;
2 2
α β γ
π π
α β γ α β γ
nªn 2 ,2 ,2 là các góc của một tam giác có số đo 3 cạnh 3,4,5.
Do tam giác có 3 cạnh 3,4,5 là tam giác vuông nên 0 0
2γ =90 ⇒ γ =45 ⇒ = γ =z tg 1
2 2
2tg 3 2x 3 1
tg2 x
1 tg 4 1 x 4 3
α
α = = ⇔ = ⇒ =
− α −
2 2
2tg 4 2y 4 1
tg2 y
1 tg 3 1 y 3 2
β
β = = ⇔ = ⇒ =
II . Hệ phơng trình 2 ẩn.
" <b>1</b>. Giải hệ phơng trình :
4 2
2 2
698
(1)
81
3 4 4 0 (2)
<i>x</i> <i>y</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>xy</i> <i>x</i> <i>y</i>
⎧ <sub>+</sub> <sub>=</sub>
⎪
⎨
⎪ + + − − + =
⎩
<b> Giải</b> : Giả sử hệ phơng trình có nghiệm . Ta thấy (2) tơng đơng víi :
3 2 0
<i>x</i> + <i>y</i>− <i>x</i>+ <i>y</i>− =
Để ph−ơng trình này có nghiệm đối với x ta phải có :
3 4 2 0 1
3
<i>y</i> <i>y</i> <i>y</i>
Δ = − − − ≥ ⇔ ≤ ≤ (3)
Mặt khác phơng trình (2) cũng tơng đơng với : <i>y</i>2+
Để ph−ơng trình này có nghiệm đối với y ta phải có :
4 4 3 4 0 0
3
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
Δ = − − − + ≥ ⇔ ≤ ≤ (4)
Tõ (3) vµ (4) ta cã : 4 2 256 49 697 698
81 9 81 81
<i>x</i> +<i>y</i> ≤ + = < , không thoả mãn (1).
Vậy hệ ph−ơng trình đã cho vơ nghiệm .
) <b>2</b>. ( Đề thi HSG Quốc Gia năm 1995-1996.Bảng A )
Giải hệ phơng trình :
1
3 1 2
1
7 1 4 2
<i>x</i>
<i>x</i> <i>y</i>
<i>y</i>
<i>x</i> <i>y</i>
⎧ ⎛ ⎞
+ =
⎪ ⎜ <sub>+</sub> ⎟
⎪ ⎝ ⎠
⎨
⎛ ⎞
⎪ <sub>−</sub> <sub>=</sub>
⎜ ⎟
⎪ <sub>⎝</sub> <sub>+</sub> <sub>⎠</sub>
⎩
" <b>3</b>. ( §Ị thi HSG Quốc Gia năm 1995-1996.Bảng A )
HÃy biện luận số nghiệm thực của hệ phơng trình với ẩn x, y :
3 4 2
2 2 3 2
2
<i>x y</i> <i>y</i> <i>a</i>
<i>x y</i> <i>xy</i> <i>y</i> <i>b</i>
⎧ − =
⎨
+ + =
<b>Giải</b> . Điều kiện có nghĩa của hệ : x, y ∈<i>R</i>.
ViÕt l¹i hƯ d−íi d¹ng :
3 3 2
2 <sub>2</sub>
1
2
<i>y x</i> <i>y</i> <i>a</i>
<i>y x</i> <i>y</i> <i>b</i>
⎧ − =
⎪
⎨
+ =
⎪⎩
XÐt c¸c tr−êng hỵp sau :
è Tr<i>−ờng hợp 1 : b</i>=0 . Khi đó :
2 <i>y</i>
<i>y</i> <i>x</i>
=
⎧
⇔ ⎨ <sub>= −</sub>
⎩ và do vậy : Hệ đã cho
3 3 2
3 3 2
0
<i>y</i>
<i>I</i>
<i>y x</i> <i>y</i> <i>a</i>
<i>y</i> <i>x</i>
<i>II</i>
<i>y x</i> <i>y</i> <i>a</i>
=
⎧⎪
⎨ <sub>−</sub> <sub>=</sub>
⎪⎩
= −
⎧⎪
⎨ <sub>−</sub> <sub>=</sub>
Cã (II) <sub>4</sub> <sub>2</sub>
2
<i>y</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>a</i>
= −
⎧
⇔ ⎨<sub>−</sub> <sub>=</sub>
⎩
Từ đó : + Nếu <i>a</i>≠0 thì (I) và (II) cùng vô nghiệm, dẫn đến hệ vô nghiệm .
+ Nếu <i>a</i>=0 thì (I) có vơ số nghiệm dạng
è Tr<i>−ờng hợp 2 : b</i>≠0 . Khi đó, từ (1) và (2) dễ thấy , nếu
<i>y</i>
⇔ = − .
Thế (3) vào (1) ta đợc :
3
3 2
<i>b</i>
<i>y</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>a</i>
<i>y</i>
⎡<sub>⎛</sub> <sub>⎞</sub> ⎤
⎢<sub>⎜</sub> <sub>−</sub> <sub>⎟</sub> <sub>−</sub> ⎥<sub>=</sub>
⎜
<sub></sub> <sub></sub>
Đặt <i>y</i> = ><i>t</i> 0. Từ (4) ta có phơng trình sau :
3
3
2 2 6 2 9 3 2
0 5
<i>b</i>
<i>t</i> <i>t</i> <i>t</i> <i>a</i> <i>t</i> <i>b</i> <i>t</i> <i>a t</i>
<i>t</i>
⎡<sub>⎛</sub> <sub>⎞</sub> ⎤
⎢<sub>⎜</sub> − <sub>⎟</sub> − ⎥= ⇔ − − + =
⎢<sub>⎝</sub> <sub>⎠</sub> ⎥
⎣ ⎦
Xét hàm số : f
f' <i>t</i> =9<i>t</i> +9 <i>b</i> −<i>t</i> <i>t</i> +<i>a</i> ≥0, ∀ ∈<i>t</i> 0;+ ∞ .
Suy ra hàm số f
nghiƯm, kÝ hiƯu lµ <i>t</i><sub>0</sub> trong
0
,
<i>b</i>
<i>x</i> <i>t</i> <i>y</i> <i>t</i>
<i>t</i>
⎛ ⎞
= − =
⎜ ⎟
⎝ ⎠ .
Vậy tóm lại : + Nếu <i>a</i>= =<i>b</i> 0 thì hệ đã cho có vơ số nghiệm .
` + Nếu a tuỳ ý , <i>b</i>≠0 thì hệ đã cho có duy nhất nghiệm .
+ Nếu <i>a</i>≠0,<i>b</i>=0 thì hệ đã cho vơ nghiệm .
" <b>4</b>. Tìm tất cả các giá trị của m để hệ ph−ơng trình :
2 2
2 2
2<i>x</i> <i>xy</i> <i>y</i> 1
<i>x</i> <i>xy</i> <i>y</i> <i>m</i>
⎧ + − =
⎨
+ + =
⎩ (1) cã nghiƯm .
<b>Gi¶i . </b> + Víi <i>y</i>=0 hƯ trë thµnh
2
2
2<i>x</i> 1
<i>x</i> <i>m</i>
⎧ =
⎨
=
⎩ . Hệ có nghiệm khi
1
2
<i>m</i>=
<b>+ </b>Với <i>y</i>≠0, đặt <i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> = , hÖ trë thµnh
2
2
2
2
1
2 1
1
<i>t</i> <i>t</i>
<i>y</i>
<i>m</i>
<i>t</i> <i>t</i>
<i>y</i>
⎧ <sub>+ − =</sub>
⎪⎪
⎨
⎪ <sub>+ + =</sub>
⎪⎩
⇔
2
2
2 2
1
2 1
(2)
1 2 1
<i>t</i> <i>t</i>
<i>y</i>
<i>t</i> <i>t</i> <i>m</i> <i>t</i> <i>t</i>
⎧ <sub>+ − =</sub>
⎪
⎨
⎪ + + = + −
⎩
XÐt hÖ (2), tõ 2<i>t</i>2 <i>t</i> 1 1<sub>2</sub>
<i>y</i>
+ − = suy ra 2
1
2 1 0 <sub>1</sub>
2
<i>t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
<i>t</i>
< −
⎡
⎢
+ − > ⇔
⎢ >
⎢⎣
. Do đó hệ (2) có nghiệm
2
2
1
2 1
<i>t</i> <i>t</i>
<i>m</i>
<i>t</i> <i>t</i>
+ +
⇔ =
+ − cã nghiÖm
, 1 ,
2
<i>t</i>∈ −∞ − ∪⎛<sub>⎜</sub> + ∞⎞<sub>⎟</sub>
⎝ ⎠. XÐt hµm sè
2
2
1
f
2 1
<i>t</i> <i>t</i>
<i>t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
+ trên khoảng
, 1 ,
2
⎛ ⎞
−∞ − ∪<sub>⎜</sub> + ∞<sub>⎟</sub>
⎝ ⎠ . Ta cã :
2
2
2
6 2
f'
2 1
<i>t</i> <i>t</i>
<i>t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
+ +
= −
+ − ,
3 7
f' 0
3 7
<i>t</i>
<i>t</i>
<i>t</i>
⎡ = − −
= ⇔ ⎢
= − +
⎢⎣
LËp bảng biến thiên :
<i>t </i> − −3 7 − −3 7
−∞
f’(t) - 0 + + 0 -
f(t)
1
2 +∞
14 5 7
28 11 7
+
+
−∞ −∞
+∞
1
2
Nhìn vào bảng biến thiên ta thấy để hệ có nghiệm : 14 5 7
28 11 7
<i>m</i> +
+ .
" <b>5</b>. Giải hệ phơng trình :
3
2 3 1 1
2 3 2
<i>x</i> <i>y</i>
<i>x y</i>
⎧ + =
⎪
⎨ <sub>−</sub> <sub>=</sub>
<b>Giải . </b> Rõ ràng nếu 3
2
<i>y</i>= hệ v« nghiƯm.
Víi 3
2
<i>y</i>≠ , tõ (2) suy ra <sub>3</sub>3
2
<i>x</i>
<i>y</i>
=
− , thay vµo (1) ta cã :
27 2 3
1
2
<i>y</i>
<i>y</i>
+
=
− (3) . XÐt hµm sè :
27 2 3
f 1
2
<i>y</i>
<i>y</i>
<i>y</i>
+
= −
− , ta cã :
3 2
3
3
81 8 6 2
f'
2
<i>y</i> <i>y</i>
<i>y</i>
<i>y</i>
+ +
= −
−
Suy ra : f'
Ta có bảng biến thiên :
<i>y </i> -1 +∞
f’(y) + 0 - -
f (y)
0
−∞ −∞
+∞
−∞
-1 1
2
3
Nhìn vào bảng biến thiên suy ra pt(3) không có nghiệm trên các khoảng
1; 2
.
Phơng trình có 1 nghiệm <i>y</i>= 1 và 1 nghiệm trong khoảng
2,+
Dễ thấy <i>y</i>=2 là 1 nghiệm thuộc khoảng
2,+ ∞ .
Vậy hệ ph−ơng trình đã cho có 2 nghiệm :
⎛ ⎞
⎜ ⎟
⎝ ⎠.
) <b>6. </b>( §Ị thi HSG Quốc Gia năm 2004 Bảng B )
Giải hệ phơng trình sau :
3 2
2 2
3 49
8 8 17
<i>x</i> <i>xy</i>
<i>x</i> <i>xy</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>x</i>
⎧ + = −
⎨
− + =
" <b>7</b>. ( Đề thi HSG Quốc Gia năm 1998-1999 Bảng A )
Giải hệ phơng trình :
2 1 2 2 1
3 2
1 4 .5 1 2
4 1 ln 2 0
<i>x y</i> <i>x y</i> <i>x y</i>
<i>y</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i>
− − + − +
⎧ + = +
⎪
⎨
+ + + + =
⎪⎩
<b>Gi¶i .</b> ĐK: <i>y</i>2+2<i>x</i>>0
Đặt <i>t</i>=2<i>x</i><i>y</i> thì phơng trình thứ nhất của hệ trở thành :
1 1 1 4 1 2
1 4 .5 1 2
5 5
<i>t</i> <i>t</i>
<i>t</i> <i>t</i> <i>t</i>
<i>t</i>
+
− + + +
+ = + ⇔ = (1)
Vế trái là hàm nghịch biến, vế phải là hàm đồng biến trên nên t=1 là nghiệm
duy nhất của (1).
VËy 2 1 1
2
<i>y</i>
<i>x</i>− = ⇒ =<i>y</i> <i>x</i> + thế vào phơng trình thứ hai của hệ ta đợc :
3 2
2 3 ln 1 0 2
<i>y</i> + <i>y</i>+ + <i>y</i> + + =<i>y</i>
Vế trái là hàm đồng biến do đó y =-1 là nghiệm duy nhất của (2).
Đáp số : <i>x</i>=0, <i>y</i>= −1.
" <b>8</b>. ( §Ị thi HSG Qc Gia năm 2000-2001 Bảng B )
Giải hệ phơng trình : 7 2 5
2 2
<i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i>
⎧ <sub>+ +</sub> <sub>+ =</sub>
⎪
⎨
+ + =
<b>Giải :</b> ĐK có nghĩa của hệ phơng trình : min 7 , 2
Đặt : 7<i>x</i>+ =<i>y</i> <i>a</i> và 2<i>x</i>+ =<i>y</i> <i>b</i> . Từ hệ ph−ơng trình đã cho ta có hệ :
5 1
2 2
<i>a b</i>
<i>b</i> <i>x</i> <i>y</i>
⎧ + =
⎨ + − =
⎪⎩
NhËn thÊy : <i>a</i>2−<i>b</i>2 =5<i>x</i> . KÕt hỵp víi (1) suy ra :
<i>x</i>
<i>b</i>= − , thÕ vào (2) ta đợc :
5
2 2 1 3
2
<i>x</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i>
− <sub>+ − = ⇔ =</sub> <sub>−</sub>
ThÕ (3) vµo (2) ta cã : 5 2 1 2 11 77
2
<i>y</i>− + − = ⇒ =<i>y</i> <i>y</i> −
) <b>9</b>. Cho hệ phơng trình 2 ẩn x, y :
2 3 4 3 2
8 2 2 4 4
3 3 3 3
1
1 1 2
<i>k x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>yx</i>
<i>k</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>k</i> <i>x</i> <i>y x</i>
⎧ <sub>+</sub> <sub>+</sub> <sub>+ =</sub>
⎪
⎨
⎪ + + + + − =
⎩
1. Xác định k để hệ ph−ơng trình có nghiệm .
2. Giải hệ ph−ơng trình với k = 16.
" 10. ( §Ị thi HSG Quốc Gia năm 1995-1996 Bảng A )
Giải hệ phơng trình :
1
3 . 1 2
1
7 . 1 4 2
<i>x</i>
<i>x</i> <i>y</i>
<i>y</i>
<i>x</i> <i>y</i>
⎧ ⎛ ⎞
+ =
⎪ ⎜ <sub>+</sub> ⎟
⎪ ⎝ ⎠
⎨
⎛ ⎞
⎪ <sub>−</sub> <sub>=</sub>
⎜ ⎟
⎪ <sub>⎝</sub> <sub>+</sub> <sub></sub>
Giải . ĐK có nghĩa của hệ : <i>x</i>≥0, <i>y</i>≥0 vµ <i>x</i>2+<i>y</i>2 ≠0.
Dễ thấy , nếu
Hệ đã cho
1 2
1
3
1 4 2
1
7
<i>x</i> <i>y</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>y</i>
⎧⎛ <sub>+</sub> ⎞<sub>=</sub>
⎪⎜ <sub>+</sub> ⎟
⎝ ⎠
⎪
⇔ ⎨
⎛ ⎞
⎪ −<sub>⎜</sub> <sub>⎟</sub>=
⎪<sub>⎝</sub> <sub>+</sub> <sub>⎠</sub>
⎩
⇔
1 1 2 2
1
3 7
1 2 2
1 2
3 7
<i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i>
<i>x</i> <i>y</i>
⎧
= −
⎪ +
⎪
⎨
⎪ = +
Nhân (1) với (2) theo vế ta đợc :
1 1 8
21 7 3 6 7 4 0 6
3 7 <i>xy</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i>
<i>x</i>+<i>y</i> = <i>x</i>− <i>y</i> ⇔ = + − ⇔ − + = ⇔ = ( vì x >0, y>0)
Thay vào (2) và giải ra ta đợc : 11 4 7, 22 8 7
21 7
<i>x</i>= + <i>y</i>= + .Thư l¹i ta thấy thoả mÃn yêu cầu bt.
Iii. Hệ phơng trình 3 ẩn.
) <b>1</b>. ( Đề thi HSG Tỉnh Quảng NgÃi 1995-1996)
Giải hệ phơng tr×nh :
3 2
3 2
3 2
6 12 8 0
6 12 8 0
6 12 8 0
<i>y</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>z</i> <i>y</i> <i>y</i>
<i>x</i> <i>z</i> <i>z</i>
⎧ − + − =
⎪ − + − =
⎨
⎪ − + =
) <b>4. </b>Giải hệ phơng trình :
2 3
2 3
2 3
12 48 64
12 48 64
12 48 64
<i>x</i> <i>x</i> <i>y</i>
<i>y</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>z</i> <i>z</i> <i>x</i>
⎧ − + =
⎪ <sub>−</sub> <sub>+</sub> <sub>=</sub>
<sub></sub> <sub>+</sub> <sub>=</sub>
" <b>5. </b>Giải hệ phơng tr×nh :
19 5 2001
19 5 2001
19 5 2001
1890
1890
1890
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>z</i>
<i>y</i> <i>z</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>z</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>y</i>
⎧ + = +
⎪ <sub>+</sub> <sub>=</sub> <sub>+</sub>
⎨
⎪ <sub>+</sub> <sub>=</sub> <sub>+</sub>
⎩
Giả sử
Mặt khác nếu 0< <i>u</i> 1 thì 1890+<i>u</i>2000> ≥2 <i>u</i>18+<i>u</i>4
NÕu <i>u</i>>1 th× 1890+<i>u</i>2000 > +1 <i>u</i>2000>2. <i>u</i>2000 =2.<i>u</i>1000 ><i>u</i>18+<i>u</i>4
Do đó 1890u u+ 2001><i>u</i>19 +<i>u</i>5 với mọi u>0.
Bëi vËy nÕu céng tõng vÕ cña HPT ta suy ra <i>x</i>= = =<i>y</i> <i>z</i> 0.®pcm
) <b>6</b>. Tìm điều kiện cần và đủ của m để hệ ph−ơng trình sau có nghiệm duy nhất :
2 3 2
2 3
2 3
2 3
2 3
2 3
<i>x</i> <i>m y</i> <i>y</i> <i>my</i>
<i>y</i> <i>m z</i> <i>z</i> <i>mz</i>
<i>z</i> <i>m x</i> <i>x</i> <i>mx</i>
⎧ = + − +
⎪ <sub>=</sub> <sub>+</sub> <sub>− +</sub>
⎨
⎪ <sub>=</sub> <sub>+</sub> <sub>−</sub> <sub>+</sub>
⎩
" <b>7.</b> ( Đề thi HSG Quốc Gia năm 2004 Bảng A )
Giải hệ phơng trình sau :
2
3
2
3
2
3
2
30
16
<i>x</i> <i>x y</i> <i>z</i>
<i>y</i> <i>y z</i> <i>x</i>
<i>z</i> <i>z x</i> <i>y</i>
⎧ <sub>+</sub> <sub>−</sub> <sub>=</sub>
⎪⎪ <sub>+</sub> <sub>−</sub> <sub>=</sub>
⎨
⎪
+ − =
⎪⎩
" <b>8</b>. Giải hệ phơng trình :
2 3
2 3
2 3
1 2 1
1 2 1
1 2 1
<i>x</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i>
<i>y</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>y</i>
<i>z</i> <i>z</i> <i>x</i> <i>z</i>
⎧ <sub>+ =</sub> <sub>−</sub> <sub>+</sub>
⎪⎪ <sub>+ =</sub> <sub>− +</sub>
⎨
⎪
+ = − +
⎪⎩
<b>Giải . </b> Viết lại hệ đã cho d−ới dạng :
3 2 3
3 2 3
3 2 3
2 2 1 f
2 2 1 f
2 2 1 f
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>g y</i>
<i>y</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>hay</i> <i>y</i> <i>g z</i>
<i>z</i> <i>z</i> <i>z</i> <i>x</i> <i>z</i> <i>g x</i>
⎧ + + = + ⎧ =
⎪ <sub>+</sub> <sub>+</sub> <sub>=</sub> <sub>+</sub> ⎪ <sub>=</sub>
⎨ ⎨
⎪ <sub>+ +</sub> <sub>=</sub> <sub>+</sub> ⎪ <sub>=</sub>
⎩
⎩
Trong đó f
Suy ra hệ đã cho t−ơng đ−ơng với hệ :
h 0
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>x</i>
= =
⎧
⎨ <sub>=</sub>
⎩
Trong đó h
h 1 <0, h 2 >0 nên ph−ơng trình h
Đặt <i>x</i>=2cos ,<i>u u</i>∈
3 2
2cos , 0;
8cos 4cos 4cos 1 0
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>u u</i>
<i>u</i> <i>u</i> <i>u</i>
π
⎧ = = = ∈
⎨ <sub>−</sub> <sub>−</sub> <sub>+ =</sub>
⎩ hay
2cos , 0;
sin 8cos 4cos 4cos 1 0
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>u u</i>
<i>u</i> <i>u</i> <i>u</i> <i>u</i>
π
⎧ = = = ∈
⎪
⎨ <sub>−</sub> <sub>−</sub> <sub>+ =</sub>
⎪⎩
Hay 2cos ,
sin4 sin3
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>u u</i>
<i>u</i> <i>u</i>
π
⎧ = = = ∈
⎨
=
Giải hệ phơng trình (5) ta thu đợc ; 3 ; 5
7 7 7
<i>u</i>∈ ⎨⎧π π π⎫⎬
⎩ ⎭ vµ
2cos , 0;
3 5
; ;
7 7 7
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>u u</i>
<i>u</i>
π
π π π
⎧ = = =
<sub> </sub>
<sub></sub> <sub></sub>
" <b>9</b>. Tìm tất cả các bộ ba số dơng
2004 6 6
2004 6 6
2004 6 6
2
2
2
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>y</i> <i>z</i> <i>x</i>
<i>z</i> <i>x</i> <i>y</i>
⎧ = +
⎪ <sub>=</sub> <sub>+</sub>
⎨
⎪ <sub>=</sub> <sub>+</sub>
⎩
<b>Gi¶i </b>:
Giả sử
2004 6 6 6 6
2004 6 6 6 6
2
2
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>z</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>z</i>
⎧ = + ≥ +
⎨
= + ≤ +
⎩
2004 6
2004 6
1
1
1
<i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>z</i>
<i>z</i> <i>z</i>
≥
⎧ ≥ ⎧
⇒<sub>⎨</sub> ⇒<sub>⎨ ≤</sub> ⇒ = = =
≤ ⎩
⎩
Đảo lại, dễ thấy <i>x</i>= = =<i>y</i> <i>z</i> 1 là một bộ ba số d−ơng thoả mãn u cầu bài tốn .
) <b>10</b>. Tìm điều kiện của m để hệ ph−ơng trình sau có nghiệm :
2 2 2
2 2
2 2
1
2
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>xy</i> <i>yz</i> <i>zx</i>
<i>y</i> <i>z</i> <i>yz</i>
<i>x</i> <i>z</i> <i>xz</i> <i>m</i>
⎧ + − + − − =
⎪ + + =
⎨
⎪ + + =
⎩
) <b>11</b>. Giải hệ phơng trình :
5 4 2
5 4 2
5 4 2
2 2
2 2
2 2
<i>x</i> <i>x</i> <i>x y</i>
<i>y</i> <i>y</i> <i>y z</i>
<i>z</i> <i>z</i> <i>z x</i>
⎧ − + =
⎪ − + =
+<sub></sub> =
) <b>12</b>. Giải hệ phơng trình :
3 2 2
3 2 2
3 2 2
3 3 3
3 3 3
3 3 3
<i>x</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>y</i>
<i>y</i> <i>z</i> <i>z</i> <i>z</i>
<i>z</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
⎧ + + =
⎪⎪ <sub>+</sub> <sub>+</sub> <sub>=</sub>
+ + =
" <b>13</b>. Tìm tất cả các số thực a sao cho hệ phơng trình sau cã nghiÖm thùc x, y, z :
<b> </b> 1 1 1 1
1 1 1 1
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>a</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>a</i>
⎧ <sub>− +</sub> <sub>− +</sub> <sub>− = −</sub>
⎪
⎨
+ + + + + = +
<b>Giải. </b>ĐK: <i>x</i>1, <i>y</i>1, <i>z</i>1
Hệ phơng trình tơng đơng với hệ phơng trình :
1 1 1 1 1 1 2
1 1 1 1 1 1 2
<i>x</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>z</i> <i>a</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>z</i>
⎧ <sub>− +</sub> <sub>+ +</sub> <sub>− +</sub> <sub>+ +</sub> <sub>− +</sub> <sub>+</sub> <sub>=</sub>
⎪
⎨
+ − − + + − − + + =
Đặt <i>u</i>= <i>x</i> +1 <i>x</i>+1 ; <i>v</i>= <i>y</i>− +1 <i>y</i>+1 ; <i>s</i>= <i>z</i>− +1 <i>z</i>+1
Do <i>x</i>≥1, <i>y</i>1, <i>z</i>1 nên <i>u</i> 2,<i>v</i> 2,<i>s</i> 2 . Ngợc l¹i nÕu <i>u</i>≥ 2,<i>v</i>≥ 2,<i>s</i>≥ 2, ta cã :
1 1 2 2
1 1
<i>x</i> <i>x</i>
<i>u</i>
<i>x</i> <i>x</i>
+ − − = =
+ + −
2
2
1 2 1 4
1 1
2 4
<i>x</i> <i>u</i> <i>x</i> <i>u</i>
<i>u</i> <i>u</i>
⎛ ⎞ ⎛ ⎞
⇒ + = <sub>⎜</sub> + <sub>⎟</sub>⇒ = <sub>⎜</sub> + <sub>⎟</sub>≥
Do đó bài tốn của ta đ−a về bài tốn t−ơng đ−ơng : Tìm tất cả các số thực a sao cho hệ
ph−ơng trình sau có nghiệm <i>u</i>≥ 2, <i>v</i>≥ 2, <i>s</i>≥ 2 :
2
1
1 1 1
1
<i>u v s</i> <i>a</i>
<i>u</i> <i>v</i> <i>s</i>
⎪
⎨
+ + =
⎪⎩
+<i><b> Điều kiện cần</b></i> : Giả sử hệ ph−ơng trình (1) có nghiệm . Theo bất đẳng thức Bunhia ta có :
2 9
2
<i>a</i> <i>u v s</i> <i>a</i>
<i>u</i> <i>v</i> <i>s</i>
⎛ ⎞
= + + <sub>⎜</sub> + + <sub>⎟</sub>≥ ⇒ ≥
⎝ ⎠
+ <i><b>Điều kiện đủ</b></i> : Giả sử 9
2
<i>a</i>≥ . Chúng ta sẽ chứng minh hệ ph−ơng trình (1) có nghiệm
Lấy <i>s</i>=3 ( thoả mãn <i>s</i>≥ 2) . Khi đó (1) t−ơng đ−ơng với :
2 3
3 2 3
.
2
<i>u v</i> <i>a</i>
<i>a</i>
<i>u v</i>
+ = −
⎧
⎪
⎨ −
=
⎪⎩
,
<i>u v</i>
⇔ lµ hai nghiƯm cđa tam thøc bËc hai : 2 2 2
2 3 2 3 2 9
,
2
<i>a</i> <i>a</i> <i>a</i>
<i>u v</i>
=
Chú ý : Đặt
2 <sub>2</sub>
2 9 0 6 2 2 3 6
<i>h</i>= <i>a</i>− ≥ ⇒ <i>h</i>+ − > <i>h</i>+ ><i>h h</i>+ . Tøc lµ :
Nh vậy hệ phơng trình (1) có nghiệm <i>u</i> 2,<i>v</i> 2,<i>s</i> 2.
Tóm lại các số thực a cần tìm là tất cả các số thực 9
2
<i>a</i> .
" <b>14</b>. Giải hệ phơng tr×nh :
1 1 1
20 11 2007
1
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>xy</i> <i>yz</i> <i>zx</i>
⎧ ⎛ <sub>+</sub> ⎞<sub>=</sub> ⎛ <sub>+</sub> ⎞<sub>=</sub> ⎛ <sub>+</sub> ⎞
⎪ ⎜<sub>⎝</sub> ⎟<sub>⎠</sub> ⎜ ⎟ ⎜<sub>⎝</sub> ⎟<sub>⎠</sub>
⎨ ⎝ ⎠
⎪ <sub>+ +</sub> <sub>=</sub>
⎩
" <b>15</b>. ( §Ị thi HSG Quốc Gia năm 2005-2006 Bảng A )
Giải hệ phơng trình :
2
3
2
3
2
3
2 6.log 6
2 6. log 6
2 6. log 6
<i>x</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i>
<i>y</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>y</i>
<i>z</i> <i>z</i> <i>x</i> <i>z</i>
⎧ <sub>−</sub> <sub>+</sub> <sub>−</sub> <sub>=</sub>
⎪⎪ <sub>−</sub> <sub>+</sub> <sub>− =</sub>
⎨
− + − =
⎪⎩
<b>Giải .</b> ĐK xác định , ,<i>x y z</i><6. Hệ đã cho t−ơng đ−ơng với :
3 <sub>2</sub>
3 <sub>2</sub>
3 <sub>2</sub>
log 6 1
2 6
log 6 2
2 6
log 6 3
2 6
<i>x</i>
<i>y</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>y</i>
<i>z</i>
<i>y</i> <i>y</i>
<i>z</i>
<i>x</i>
<i>z</i> <i>z</i>
⎧
− =
⎪
⎪ − +
⎪⎪ <sub>− =</sub>
⎨
− +
⎪
⎪
⎪ <sub>−</sub> <sub>=</sub>
⎪ <sub>−</sub> <sub>+</sub>
NhËn thÊy f
2
2 6
<i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>+
là hàm tăng, còn g
1) <i>x</i>≥ ≥<i>y</i> <i>z</i> . Do g
⇒ ≥ ≥<i>x</i> <i>z</i> <i>y</i>. Do <i>y</i>≥<i>z</i> nªn <i>z</i>=<i>y</i>. Tõ (1) vµ (2) suy ra : x=y=z.
2) <i>x</i>≥ ≥<i>z</i> <i>y</i>.
T−¬ng tù log 6<sub>3</sub>
⇒ ≥ ≥<i>z</i> <i>x</i> <i>y</i>. Do <i>x</i>≥<i>z</i> nªn <i>z</i>=<i>x</i>. Tõ (1) và (3) suy ra : x=y=z.
Vậy hệ đã cho có nghiệm duy nhất : x=y=z=3.
" <b>16</b>. ( Đề thi HSG Quốc Gia năm 2005-2006 –Bảng B )
Giải hệ phơng trình :
3 2
3 2
3 2
3 2 5
3 2 5
3 2 5
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>y</i>
<i>y</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>z</i> <i>z</i> <i>z</i> <i>x</i>
⎧ + + − =
⎪ + + − =
⎨
⎪ + + − =
⎩
<b>Gi¶i .</b> Gi¶ sư <i>x</i>=max
1) <i>x</i>≥ ≥<i>y</i> <i>z</i>
Tõ hƯ trªn ta cã :
3 2
3 2
3 2 5
3 2 5
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>z</i> <i>z</i> <i>z</i> <i>z</i>
⎧ + + − ≤
⎨
+ + − ≥
⎩
2
2
1 2 1 0 <sub>1</sub>
1
1 2 1 0
<i>x</i> <i>x</i> <i><sub>x</sub></i>
<i>z</i>
<i>z</i> <i>z</i>
⎧ <sub>−</sub> ⎡ <sub>+</sub> <sub>+</sub> ⎤<sub>≤</sub> <sub>≤</sub>
⎧
⎪ ⎣ ⎦
⇒<sub>⎨</sub> ⇒<sub>⎨ ≤</sub>
⎡ ⎤ ⎩
⎪ − <sub>⎣</sub> + + <sub>⎦</sub>≥
⎩
2) <i>x</i>≥ ≥<i>z</i> <i>y</i>
Tõ hƯ trªn ta cã :
3 2
3 2
3 2 5
3 2 5
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>y</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>y</i>
⎧ + + − ≤
⎨
+ + − ≥
⎩
2
2
1 2 1 0 <sub>1</sub>
1
1 2 1 0
<i>x</i> <i>x</i> <i><sub>x</sub></i>
<i>y</i>
<i>y</i> <i>y</i>
⎧ <sub>−</sub> ⎡ <sub>+</sub> <sub>+</sub> ⎤<sub>≤</sub>
≤
⎧
⎪ ⎣ ⎦
⇒<sub>⎨</sub> ⇒<sub>⎨ ≤</sub>
⎡ ⎤ ⎩
⎪ − <sub>⎣</sub> + + ≥<sub>⎦</sub>
⎩
Cả hai tr−ờng hợp đều cho <i>x</i>= = =<i>z</i> <i>y</i> 1. Thử lại ta thấy <i>x</i>= = =<i>z</i> <i>y</i> 1 là nghiệm của hệ ph−ơng trình .
Tóm lại hệ đã cho có nghiệm duy nhất : <i>x</i>= = =<i>z</i> <i>y</i> 1.
) <b>17</b>. Giải hệ phơng tr×nh :
⎧
+ + − − − =
⎪
⎪
⎪⎪ <sub>+ + + + + =</sub>
⎨
⎪
⎪
+ + − − − =
⎪
1 1 1 8
3
1 1 1 118
9
1 1 1 728
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
" <b>18</b> . Giải hệ phơng trình :
2 2
2
2 2
2
3 8 8 8 2 4 2
<i>x</i> <i>y</i> <i>y x</i> <i>z</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>yz</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>xy</i> <i>yz</i> <i>x</i> <i>z</i>
⎧ + = − +
⎪ <sub>+ + = −</sub>
⎨
⎪ <sub>+</sub> <sub>+</sub> <sub>+</sub> <sub>=</sub> <sub>+</sub> <sub>+</sub>
⎩
<b>Giải</b> . Hệ đã cho t−ơng đ−ơng với :
0
1 2 1 0
4 4 1 2 1
<i>x x</i> <i>y</i> <i>y y</i> <i>z</i>
<i>x x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>x</i> <i>z</i>
⎧ <sub>+</sub> <sub>+</sub> <sub>+ =</sub>
⎪⎪ <sub>+ +</sub> <sub>+ =</sub>
⎨
⎪
+ + + = + + +
⎪⎩
XÐt : <i>a</i>G=
2
<i>x</i>= =<i>y</i> <i>z</i>= − .
+ Nếu <i>a</i>G≠0G thì <i>b</i>G và <i>c</i>G cộng tuyến nên : <i>c</i>G= ±2<i>b</i>G, từ đó ta có : 0, 1
2
<i>x</i>= <i>y</i>= =<i>z</i> .
Tóm lại hệ có hai nghiệm : 0; 0; 1 , 0; 1 1;
2 2 2
⎛ <sub>−</sub> ⎞ ⎛ ⎞
⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠.
iV. Hệ phơng trình
1996
1 2 3
1996
2 3 4
1996
1995 1996 1
1996
1996 1 2
...
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
⎧ + =
⎪ + =
⎪⎪
⎨
⎪ <sub>+</sub> <sub>=</sub>
⎪
⎪ + =
<b>Giải : </b> Gọi X là giá trị lớn nhất của các nghiệm <i>x<sub>i</sub></i>,<i>i</i>=1,...1996 và Y là giá trị bé nhất của chúng.
Thế thì từ phơng trình đầu ta có :
2X <i>x</i><sub>1</sub>+<i>x</i><sub>2</sub> =<i>x</i><sub>3</sub>1996
T đó đối với các ph−ơng trình của hệ ta có : 2X ≥<i>x<sub>k</sub></i>1996 ,∀ =<i>k</i> 1, 2,....,1996
Hay là ta có : 2X ≥X1996 suy ra : 2≥ X1995 ( vì X >0 ) (1)
Lập luận một cách t−ơng tự ta cũng đi đến : 2≤ Y1995 (2)
Từ (1) và (2) suy ra X1995 =Y1995 =2
NghÜa lµ ta cã : 1995
1 2 .... 1996 2
<i>x</i> =<i>x</i> = =<i>x</i> =
" <b>2</b>. Giải hệ phơng tr×nh :
1 1 2 2
1 2
1 2
...
....
<i>n</i> <i>n</i>
<i>n</i>
<i>n</i>
<i>x</i> <i>a</i>
<i>x</i> <i>a</i> <i>x</i> <i>a</i>
<i>b</i> <i>b</i> <i>b</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>c</i>
−
− −
⎧ <sub>=</sub> <sub>= =</sub>
⎪
⎨
⎪ + + + =
víi <sub>1</sub>, <sub>2</sub>,..., 0, 0
<i>n</i>
<i>n</i> <i>i</i>
<b>Giải</b> . Đặt : 1 1 2 2
1 2
... <i>n</i> <i>n</i>
<i>n</i>
<i>x</i> <i>a</i>
<i>x</i> <i>a</i> <i>x</i> <i>a</i>
<i>t</i>
<i>b</i> <i>b</i> <i>b</i>
−
− −
= = = =
Ta cã :
1 1 1
<i>n</i> <i>n</i> <i>n</i>
<i>i</i> <i>i</i> <i>i</i> <i>i</i> <i>i</i> <i>i</i>
<i>i</i> <i>i</i> <i>i</i>
<i>x</i> <i>tb</i> <i>a</i> <i>x</i> <i>a</i> <i>t</i> <i>b</i>
= = =
= + ⇒
1 1
1
<i>n</i>
<i>i</i>
<i>n</i> <i>n</i>
<i>i</i>
<i>i</i> <i>i</i> <i>n</i>
<i>i</i> <i>i</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>c</i> <i>a</i>
<i>c</i> <i>a</i> <i>t</i> <i>b</i> <i>t</i>
<i>b</i>
=
= =
=
⎛ ⎞
−
⎜ ⎟
⎝ ⎠
⇒ =
1
1
<i>n</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>i</i> <i>i</i> <i>i</i> <i>n</i>
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>c</i> <i>a</i>
<i>x</i> <i>a</i> <i>b</i>
<i>b</i>
=
=
⎛ <sub>−</sub> ⎞
⎜ ⎟
⎝ ⎠
⇒ = +