Đề Xuất 1/2023 # Các Phương Pháp Giải Phương Trình Nghiệm Nguyên # Top 7 Like | Asianhubjobs.com

Đề Xuất 1/2023 # Các Phương Pháp Giải Phương Trình Nghiệm Nguyên # Top 7 Like

Cập nhật nội dung chi tiết về Các Phương Pháp Giải Phương Trình Nghiệm Nguyên mới nhất trên website Asianhubjobs.com. Hy vọng thông tin trong bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu ngoài mong đợi của bạn, chúng tôi sẽ làm việc thường xuyên để cập nhật nội dung mới nhằm giúp bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất.

chúng tôi  giới thiệu đến các bạn học sinh bài viết về Các phương pháp giải phương trình nghiệm nguyên có tham khảo, sưu tầm các bài toán từ cuốn sách Phương trình nghiệm nguyên và kinh nghiệm giải của tác giả Vũ Hữu Bình nhằm mục đích giúp cho các em có nguồn tài liệu quý giá để ôn tập, rèn luyện và nâng cao trình độ phục vụ cho những kỳ thi sắp tới.

1. Phương pháp xét tính chia hết

1.1. Phát hiện tính chia hết của một ẩn

Ví dụ 1. Giải phương trình nghiệm nguyên:  (3x + 17y = 159. )

Hướng dẫn giải

Ta dễ thấy y chia hết cho 3 nên ta đặt (y = 3tleft( {t in Z} right).)

Thay vào phương trình ban đầu ta được  [x + 17t = 53 to left{ begin{array}{l} x = 53 – 17t\ y = 3t end{array} right.left( {t in Z} right)]

Thử lại thấy thỏa mãn nên phương trình có vô số nghiệm dạng (left{ begin{array}{l} x = 53 – 17t\ y = 3t end{array} right.left( {t in Z} right))

1.2. Đưa về phương trình ước số

Ví dụ 2. Giải phương trình nghiệm nguyên:  (xy-x-y=2. )

Hướng dẫn giải

Biến đổi phương trình đã cho về dạng [xy – x – y = 2 leftrightarrow left( {x – 1} right)left( {y – 1} right) = 3.]

Do vai trò bình đẳng của x và y nên ta giả sử (x ge y.) Khi đó, ta có các trường hợp sau:

TH1: (left{ begin{array}{l} x – 1 = 3\ y – 1 = 1 end{array} right. leftrightarrow left{ begin{array}{l} x = 4\ y = 2 end{array} right.)

TH2: (left{ begin{array}{l} x – 1 = -1\ y – 1 = -3 end{array} right. leftrightarrow left{ begin{array}{l} x = 0\ y = -2 end{array} right.)

1.3. Biểu thị một ẩn theo ẩn còn lại

Trong Ví dụ 2 ở trên, ta còn có thể làm theo hướng khác với biến đổi như sau:  [xy – x – y = 2 leftrightarrow xleft( {y – 1} right) = y + 2.]

Ta dễ thấy  (y ne 1 to x = frac{{y + 2}}{{y – 1}} = 1 + frac{3}{{y – 1}}.)

Đến đây ta chỉ cần (y-1) là ước của 3, từ đó tìm ra đáp số như trên.

1.4. Xét số dư

Ví dụ 3. Chứng minh rằng phương trình sau không có nghiệm nguyên  [{x^2} + {y^2} = 1999.]

Hướng dẫn giải

Ta dễ thấy ({x^2},{y^2} ) chia cho 4 có số dư là 0 hoặc 1 nên ({x^2} + {y^2}) chia 4 có số dư là 0; 1 hoặc 2.

Trong khi đó 1999 chia cho 4 lại dư 3 nên phương trình trên không có nghiệm nguyên.

2. Phương pháp dùng bất đẳng thức

2.1. Sắp thứ tự các ẩn

2.2. Xét từng khoảng giá trị của ẩn

2.3. Chỉ ra nghiệm nguyên

2.4. Sử dụng điều kiện có nghiệm của PT bậc hai

3. Phương pháp dùng tính chất của số chính phương

3.1. Sử dụng tính chất chia hết của số chính phương

3.2. Tạo ra bình phương đúng

3.3. Tạo ra tổng các số chính phương

3.4. Xét các số chính phương liên tiếp

3.5. Sử dụng điều kiện biệt số (Delta ) là số chính phương

3.6. Sử dụng tính chất số nguyên dương nguyên tố cùng nhau

3.7. Sử dụng tính chất số nguyên liên tiếp

4. Phương pháp lùi vô hạn, nguyên tắc cực hạn

9 Phương Pháp Giải Phương Trình Nghiệm Nguyên

Published on

1. chúng tôi chúng tôi 1 Giáo viên hướng dẫn: thầy ĐỖ KIM SƠN www.VNMATH.com

2. chúng tôi chúng tôi 2 Lời nói đầu Trang Phần 1: Các phương pháp giải phương trình nghiệm nguyên ………………………………….4 Phương pháp 1:Xét số dư của từng vế………………………………………………………………………5 Phương pháp 2: Đưa về dạng tổng……………………………………………………………………………5 Phương pháp 3: Dùng bất đẳng thức ………………………………………………………………………..6 Phương pháp 4: Dùng tính chia hết, tính đồng dư ……………………………………………………..8 Phương pháp 5: Dùng tính chất của số chính phương……………………………………………….11 Phương pháp 6: Lùi vô hạn, nguyên tắc cực hạn………………………………………………………14 Phương pháp 7: Xét chữ số tận cùng ………………………………………………………………………15 Phương pháp 8: Tìm nghiệm riêng ………………………………………………………………………..15 Phương pháp 9: Hạ bậc…………………………………………………………………………………………16 Phần 2: Các dạng phương trình có nghiệm nguyên ……………………………………………….18 Dạng 1: Phương trình bậc nhất hai ẩn …………………………………………………………………….19 Dạng 2: Phương trình bậc hai có hai ẩn…………………………………………………………………..19 Dạng 3: Phương trình bậc ba trở lên có hai ẩn. ………………………………………………………..21 Dạng 4: Phương trình đa thức có ba ẩn trở lên…………………………………………………………23 Dạng 5: Phương trình dạng phân thức…………………………………………………………………….24 Dạng 6: Phương trình dạng mũ………………………………………………………………………………25 Dạng 7: Hệ phương trình vô tỉ……………………………………………………………………………….26 Dạng 8: Hệ phương trình với nghiệm nguyên ………………………………………………………….28 Dạng 9: Hệ phương trình Pytago ……………………………………………………………………………28 Dạng 10: Phương trình Pel…………………………………………………………………………………….30 Dạng 11: Điều kiện để phương trình có nghiệm nguyên……………………………………………32 Phần 3: Bài tập áp dụng………………………………………………………………………………………33 Phụ lục ……………………………………………………………………………………………………………….48 Lời cảm ơn………………………………………………………………………………………………………….52 www.VNMATH.com

3. chúng tôi chúng tôi 3 Phương trình và bài toán với nghiệm nguyên là một đề tài lý thú của Số học và Đại số, từ những bài toán về tính mỗi loại trâu Trăm trâu trăm cỏ đến các chuyên gia toán học lớn với các bài toán như định lý lớn Fecma. Được nghiên cứu từ thời Điôphăng thế kỉ thứ III, phương trình nghiệm nguyên vẫn còn là đối tượng nghiên cứu của toán học. Phương trình nghiệm nguyên vô cùng đa dạng, vì thế nó thường không có quy tắc giải tổng quát. Mỗi bài toán, với số liệu riêng của nó, đòi hỏi một cách giải riêng phù hợp. Thời gian qua, nhờ sự hướng dẫn của giáo viên bộ môn, chúng em xin giới thiệu chuyên đề “Phương trình nghiệm nguyên”. Chuyên đề này là sự tập hợp các phương pháp cũng như các dạng phương trình khác nhau của phương trình nghiệm nguyên, do chúng em sưu tầm từ các nguồn kiến thức khác nhau. Chúng em mong muốn quyển chuyên đề sẽ giúp ích một phần cho việc tìm hiểu của các bạn học sinh về vấn đề nêu trên. Quyển chuyên đề này gồm có 3 phần chính. Đầu tiên chúng em xin giới thiệu các phương pháp thường dùng để giải phương trình với nghiệm nguyên, sau đó là việc tìm hiểu cách giải các dạng phương trình khác nhau của nó và cuối cùng là phần bài tập. Trong quá trình biên soạn, sưu tầm và tập hợp các phương pháp cùng những ví dụ, bài tập, tuy chúng em đã cố gắng rất nhiều nhưng thiếu sót là điều khó tránh khỏi. Vì vậy, chúng em mong thầy và các bạn khi xem xong quyển chuyên đề này hãy đóng góp ý kiến để giúp những chuyên đề sau được hoàn thành tốt hơn. Xin chân thành cảm ơn! Nhóm biên tập www.VNMATH.com

4. chúng tôi chúng tôi 4 www.VNMATH.com

6. chúng tôi chúng tôi 6 Giải các hệ trên phương trình (1) có bốn nghiệm nguyên là: (2 ; 3), (3 ; 2), (  1 ;  2), (  2 ;  1) 3) PHƯƠNG PHÁP DÙNG BẤT ĐẲNG THỨC Trong khi giải các phương trình nghiệm nguyên rất cần đánh giá các miền giá trị của các biến, nếu số giá trị mà biến số có thể nhận không nhiều có thể dùng phương pháp thử trực tiếp để kiểm tra. Để đánh giá được miền giá trị của biến số cần vận dụng linh hoạt các tính chất chia hết, đồng dư, bất đẳng thức … a) Phương pháp sắp thứ tự các ẩn Ví dụ 4: Tìm ba số nguyên dương sao cho tổng của chúng bằng tích của chúng Giải: Cách 1: Gọi các số nguyên dương phải tìm là x, y, z. Ta có: . .x y z x y z   (1) Chú ý rằng các ẩn x, y, z có vai trò bình đẳng trong phương trình nên có thể sắp xếp thứ tự giá trị của các ẩn, chẳng hạn: 1 x y z   Do đó: 3xyz x y z z    Chia hai vế của bất đảng thức 3xyz z cho số dương z ta được: 3xy  Do đó {1;2;3}xy  Với xy = 1, ta có x = 1, y = 1. Thay vào (1) được 2 + z = z (loại) Với xy = 2, ta có x = 1, y = 2. Thay vào (1) được z = 3 Với xy = 3, ta có x = 1, y = 3. Thay vào (1) được z = 2 loại vì y z Vậy ba số phải tìm là 1; 2; 3. Cách 2: Chia hai vế của (1) cho 0xyz  được: 1 1 1 1 yz xz xy    Giả sử 1x y z   ta có 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 3 1 yz xz xy z z z z        Suy ra 2 3 1 z  do đó 2 3z  nên z = 1. Thay z = 1 vào (1): 1x y xy   1xy x y    ( 1) ( 1) 2x y y     ( 1)( 1) 2x y    Ta có 1 1 0x y    nên Suy ra Ba số phải tìm là 1; 2; 3 Ví dụ 5: Tìm nghiệm nguyên dương của phương trình sau : 5(x + y + z + t) + 10 = 2xyzt . x – 1 2 y – 1 1 x 3 y 2 www.VNMATH.com

7. chúng tôi chúng tôi 7 Giải Vì vai trò của x, y, z, t như nhau nên có thể giả thiết x ≥ y ≥ z ≥ t. Khi đó : 2xyzt = 5(x + y + z + t) +10 ≤ 20x + 10 3 15 15 2yzt t t      Với t = 1 ta có : 2xyz = 5(x + y + z) +15 ≤ 15x + 15 2 2 30 2 30 3yz z z      Nếu z = 1 thì 2xy = 5(x + y) + 20 hay 4xy = 10(x + y) + 40 hay (2x – 5)(2y – 5) = 65 . Dễ thấy rằng phương trình này có nghiệm là (x = 35; y = 3) và (x = 9; y = 5). Giải tương tự cho các trường còn lại và trường hợp t = 2. Cuối cùng ta tìm được nghiệm nguyên dương của phương trình đã cho là (x; y; z; t) = (35; 3; 1; 1); (9; 5; 1; 1) và các hoán vị của các bộ số này. b) Phương pháp xét từng khoảng giá trị của ẩn Ví dụ 6: Tìm các nghiệm nguyên dương của phương trình: 1 1 1 3x y   Giải: Do vai trò bình đẳng của x và y, giả sử x y . Dùng bất đẳng thức để giới hạn khoảng giá trị của số nhỏ hơn (là y). Hiển nhiên ta có 1 1 3y  nên 3y  (1) Mặt khác do 1x y  nên 1 1 x y  . Do đó: 1 1 1 1 1 2 3 x y y y y      nên 6y  (2) Ta xác định được khoảng giá tri của y là 4 6y  Với y = 4 ta được: 1 1 1 1 3 4 12x    nên x = 12 Với y = 5 ta được: 1 1 1 2 3 5 15x    loại vì x không là số nguyên Với y = 6 ta được: 1 1 1 1 3 6 6x    nên x = 6 Các nghiệm của phương trình là: (4 ; 12), (12 ; 4), (6 ; 6) c) Phương pháp chỉ ra nghiệm nguyên Ví dụ 7: Tìm các số tự nhiên x sao cho: 2 3 5x x x   Giải: Viết phương trình dưới dạng: www.VNMATH.com

8. chúng tôi chúng tôi 8 2 3 1 5 5 x x              (1) Với x = 0 thì vế trái của (1) bằng 2, loại. Với x = 1 thì vế trái của (1) bằng 1, đúng Với 2x  thì 2 2 3 3 , 5 5 5 5 x x              nên: 2 3 2 3 1 5 5 5 5 x x                loại Nghiệm duy nhất của phương trình là x = 1 d) Sử dụng diều kiện 0 để phương trình bậc hai có nghiệm Ví dụ 8: Tìm các nghiệm nguyên của phương trình: 2 2 x y xy x y    (1) Giải Viết (1) thành phương trình bậc hai đối với x: 2 2 ( 1) ( ) 0x y x y y     (2) Điều kiện cần để (2) có nghiệm là 0 2 2 2 ( 1) 4( ) 3 6 1 0y y y y y         2 3 6 1 0y y    2 3( 1) 4y   Do đó 2 ( 1) 1y   suy ra: y – 1 -1 0 1 y 0 1 2 Với y = 0 thay vào (2) được 2 1 20 0; 1x x x x     Với y = 1 thay vào (2) được 2 3 42 0 0; 2x x x x     Với y = 2 thay vào (2) được 2 5 63 2 0 1; 2x x x x      Thử lại, các giá trị trên nghiệm đúng với phương trình (1) Đáp số: (0 ; 0), (1 ; 0), (0 ; 1), (2 ; 1), (1 ; 2), (2 ; 2) 4) PHƯƠNG PHÁP DÙNG TÍNH CHIA HẾT, TÍNH ĐỒNG DƯ Khi giải các phương trình nghiệm nguyên cần vận dụng linh hoạt các tính chất về chia hết, đồng dư, tính chẵn lẻ,… để tìm ra điểm đặc biệt của các biến số cũng như các biểu thức chứa trong phương trình, từ đó đưa phương trình về các dạng mà ta đã biết cách giải hoặc đưa về những phương trình đơn giản hơn.. a) Phương pháp phát hiện tính chia hết của ẩn: Ví dụ 9: Giải phương trính với nghiệm nguyên: 3x + 17y = 159 Giải: Giả sử x, y là các số nguyên thỏa mãn phương trình. Ta thấy 159 và 2x đều chia hết cho 3 nên 17y3 do đó y3 ( vì 17 và 3 nguyên tố cùng nhau) Đặt y = 3t (t  ). Thay vào phương trình ta được: www.VNMATH.com

9. chúng tôi chúng tôi 9 3x + 17.3t = 159  x + 17t = 53 Do đó: 53 17 3 x t y t     ( t  ) Đảo lại, thay các biểu thức của x và y vào phương trình ta được nghiệm đúng. Vậy phương trình (1) có vô số nghiệm nguyênđược xác định bằng công thức: 53 17 3 x t y t     (t là số nguyên tùy ý) Ví dụ 10: Chứng minh rằng phương trình : 2 2 5 27x y  (1) không có nghiệm là số nguyên. Giải Một số nguyên x bất kì chỉ có thể biểu diễn dưới dạng x = 5k hoặc x = 5k ± 1 hoặc x = 5k ± 2 trong đó k   Nếu x = 5k thì : 2 2 2 2 (1) (5 ) 5 27 5(5 ) 27k y k y      Điều này vô lí, vì vế trái chia hết cho 5 với mọi k và y là số nguyên, còn vế phải không chia hết cho 5  Nếu x = 5k ± 1 thì : 2 2 (1) (5 1) 5 27k y    2 2 25 10 1 5 27k k y     2 2 5(5 4 ) 23k k y    Điều này cũng vô lí, vế trái chia hết cho 5 với mọi k và y là số nguyên, còn vế phải không chia hết cho 5  Nếu x = 5k ± 2 thì : 2 2 (1) (5 2) 5 27k y    2 2 25 20 4 5 27k k y     2 2 5(5 4 ) 23k k y    Lập luận tương tự như trên, điều này cũng vô lí Vậy phương trình đã cho không có nghiệm là số nguyên Ví dụ 11: Tìm nghiệm nguyên dương của phương trình sau : 19×2 + 28y2 = 729. Giải Cách 1. Viết phương trình đã cho dưới dạng (18×2 + 27y2 ) + (x2 + y2 ) = 729 (1) Từ (1) suy ra x2 + y2 chia hết 3, do đó x và y đều chia hết cho 3. Đặt x = 3u, y = 3v ( , )u v  Thay vào phương trình đã cho ta được : 19u2 + 28v2 = 81. (2) Từ (2) lập luận tương tự trên ta suy ra u = 3s, v = 3t ( , )s t  Thay vào (2) ta có 19s2 + 28t2 = 9. (3) Từ (3) suy ra s, t không đồng thời bằng 0, do đó www.VNMATH.com

11. chúng tôi chúng tôi 11 Nếu n không chia hết cho 3 thì 2n khi chia cho 7 chỉ có thể cho số dư là 2, 4 hoặc 7, trong khi đó 3 x khi chia cho 7 chỉ có thể cho số dư là 0, 1, hoặc 6 nên không thề có đồng dư thức 3 2n x  (mod 7). Vậy n = 3m với m là một số nguyên dương nào đó. Thay vào phương trình đã cho ta được 3 3 3367 2 m x   2 (2 )[(2 ) 3 .2 ] 3367m m x m x x    (1) Từ (1) ta suy ra 2m x là ước của 3367 Hơn nữa, 3 3 3 (2 ) 2 3367m m x x    nên (2 ) {1;7;13}m x  Xét2 1m x  , thay vào (1) ta suy ra 2m (2m – 1) = 2 × 561, vô nghiệm. Xét 2 3m x  , thay vào (1) ta suy ra 2m (2m – 13) = 2 × 15, vô nghiệm. Xét 2 7m x  , thay vào (1) ta suy ra 2m (2m – 7) = 24 × 32. Từ đó ta có m = 4; n = 3m = 12, và x = 9. Vậy (x; n) = (9; 12) c) Phương pháp tách ra các giá trị nguyên: Ví dụ 15: Giải phương trình ở ví dụ 2 bằng cách khác Giải: Biểu thị x theo y: x(y – 1) = y + 2 Ta thấy y 1 ( vì nếu y = 1 thì ta có 0x = 3 vô nghiệm) Do đó: 2 1 3 3 1 1 1 1 y y x y y y           Do x là số nguyên nên 3 1y  là số nguyên, do đó y – 1 là ước của 3. Lần lượt cho y – 1 bằng -1, 1, -3, 3 ta được các đáp số như ở ví dụ 2. 5) PHƯƠNG PHÁP DÙNG TÍNH CHẤT CỦA SỐ CHÍNH PHƯƠNG a) Sử dụng tính chất về chia hết của số chính phương Ví dụ 16: Tìm các số nguyên x để 9x + 5 là tích của hai số nguyên liên tiếp Giải: Cách 1: Giải sử 9x + 5 = n(n + 1) với n nguyên thì: 36x + 20 = 2 4 4n n 2 36 21 4 4 1x n n     2 3(12 7) (2 1)x n    Số chính phương 2 (2 1)n  chia hết cho 3 nên cũng chia hết cho 9. Ta lại có 12x + 7 không chia hết cho 3 nên 3(12x + 7) không chi hết cho 9. Mâu thuẫn trên chứng tỏ không tồn tại số nguyên x nào để 9x + 5 = n(n + 1). Cách 2: Giả sử 9x + 5 = n(n + 1) với n nguyên Biến đổi 2 9 5 0n n x    www.VNMATH.com

13. chúng tôi chúng tôi 13 Thật vậy: 2 2 2 2 2 2 2 2 4 3 2 1 11 3 ( ) 0 2 4 ( 2) ( 2) ( 2 2 3) y a x x x a y x x x x x x                   2 2 3 3 1 1 1 3( ) 0 2 4 x x x        Do 2 2 2 ( 2)a y a   nên 2 2 ( 1)y a  4 3 2 2 2 2 2 2 3 ( 1) 2 0 1 2 x x x x x x x x x x                  Với x = 1 hoặc x = -2 biểu thức đã cho bằng 2 9 3 d) Sử dụng tính chất: nếu hai số nguyên dương nguyên tố cùng nhau có tích là một số chính phương thì mỗi số đếu là số chính phương Ví dụ 20: Giải phương trình với nghiệm nguyên dương: 2 xy z (1) Giải: Trước hết ta có thể giả sử (x , y , z) = 1. Thật vậy nếu bộ ba số , ,o o ox y z thỏa mãn (1) và có ƯCLN bằng d, giả sử 1 1 1, ,o o ox dx y dy z dz   thì 1 1 1, ,x y z cũng là nghiệm của (1). Với (x , y , z) = 1 thì x, y, z đôi một nguyên tố cùng nhau, vì nếu hai trong ba số x, y, z có ước chung là d thì số còn lại cũng chia hết cho d. Ta có 2 z xy mà (x, y) = 1 nên 2 2 ,x a y b  với a, b *  Suy ra: 2 2 ( )z xy ab  do đó, z = ab Như vậy: 2 2 x ta y tb z tab         với t là số nguyên dương tùy ý. Đảo lại, hiển nhiên các số x, y, z có dạng trên thỏa mãn (1) Công thức trên cho ta các nghiệm nguyên dương của (1) e) Sử dụng tính chất: nếu hai số nguyên liên tiếp có tích là một số chính phương thí một trong hai số nguyên liên tiếp đó bằng 0 Ví dụ 21: Tìm các nghiệm nguyên của phương trình: 2 2 2 2 x xy y x y   (1) Giải: Thêm xy vào hai vế: 2 2 2 2 2x xy y x y xy    2 ( ) ( 1)x y xy xy    (2) www.VNMATH.com

14. chúng tôi chúng tôi 14 Ta thấy xy và xy + 1 là hai số nguyên liên tiếp, có tích là một số chính phương nên tồn tại một số bằng 0. Xét xy = 0. Từ (1) có 2 2 0x y  nên x = y = 0 Xét xy + 1 = 0. Ta có xy = -1 nên (x , y) = (1 ; -1) hoặc (-1 ; 1) Thửa lại, ba cặp số (0 ; 0), (1 ; -1), (-1 ; 1) đều là nghiệm của phương trình đã cho. 6) PHƯƠNG PHÁP LÙI VÔ HẠN, NGUYÊN TẮC CỰC HẠN Ví dụ 22: Tìm các nghiệm nguyên của phương trình: 3 3 3 2 4x y z  Giải: Hiển nhiên 2x . Đặt 12x x với 1x nguyên. Thay vào (1) rồi chia hai vế cho 2 ta được: 3 3 3 14 2x y z  (2) Do đó 2y . Đặt 12y y với 1y nguyên. Thay vào (2) rồi chia hai vế cho 2 ta được: 3 3 3 1 12 4x y z  (3) Do đó 2z . Đặt 12z z với 1z nguyên. Thay vào (3) rồi chia hai vế cho 2 được: 3 3 3 1 1 14 4x y z  (4) Như vậy nếu (x , y , z) là nghiệm của (1) thì 1 1 1( , , )x y z cũng là nghiệm của (1) trong đó 1 1 12 , 2 , 2x x y y z z   . Lập luận tương tự như trên, 2 2 2( , , )x y z cũng là nghiệm của (1) trong đó 1 2 1 2 1 22 , 2 , 2x x y y z z   . Cứ tiếp tục như vậy ta đi đến: x, y, z chia hết cho 2k với k là số tự nhiên tùy ý. Điều này chỉa xảy ra khi x = y = z = 0. Đó là nghiệm nguyên duy nhất của (1) Ví dụ 23: Tìm ba số nguyên dương đôi một khác nhau x, y, z thỏa mãn : 3 3 3 2 ( )x y z x y z     Giải Vì vai trò của x, y, z như nhau nên có thể giả sử x < y < z. Áp dụng bất đẳng thức : 33 3 3 3 3 x y z x y z          Với mọi x, y, z ≥ 0 ta suy ra x + y + z ≤ 9. Dấu bằng không xảy ra vì x, y, z đôi một khác nhau. Vậy x + y + z ≤ 8. (1) Mặt khác: x + y + z ≥ 1 + 2 + 3 = 6. (2) Từ (1) và (2) ta suy ra {6;7;8}x y z   Từ đây kết hợp với phương trình ban đầu ta tìm được x, y, z Vậy (x, y, z) = (1, 2, 3) và các hoán vị của bộ ba số này www.VNMATH.com

16. chúng tôi chúng tôi 16 o o ax by c ax by c     Trừ từng vế: ( ) ( ) 0 ( ) ( ) o o o o a x x b y y a x x b y y         (2) Ta có ( )oa x x b  mà (a, b) = 1 ( theo định lý 1) nên ox x b  Vậy tồn tại số nguyên t sao cho: ox x = bt Tức là: ox x bt  . Thay vào (2): ( )oabt b y y  o o at y y y y at       Vậy tồn tại số nguyên t sao cho: o o x x bt y y at      b) Ví dụ: Ví dụ 26: Tìm mọi nghiệm nguyên của phương trình: 3x – 2y = 5 Giải: Cách 1: Ta thấy 3; 2o ox y  là một nghiệm riêng. Theo định lý 2, mọi nghiệm nguyên của phương trình là: 3 2 2 3 x t y t      (t là số nguyên tùy ý) Cách 2: Ta thấy 1; 1o ox y   là một nghiệm riêng Theo định lý 2, mọi nghiệm nguyên của phương trình là: 1 2 1 3 x t y t       (t là số nguyên tùy ý) Chú ý: Qua hai cách giải trên, ta thấy có nhiều công thức biểu thị tập hợp các nghiệm nguyên của cùng một phương trình. c) Cách tìm một nghiệm riêng của phương trình bậc nhất hai ẩn: Để tìm một nghiệm nguyên riêng của phương trình ax by c  , ta có thể dùng phương pháp thử chọn: lần lượt cho x bằng số có giá giá trị tuyệt đối nhỏ (0; 1; 2…)  rồi tìm giá trị tương ứng của y. 9) PHƯƠNG PHÁP HẠ BẬC Ví dụ 27: www.VNMATH.com

17. chúng tôi chúng tôi 17 Tìm nghiệm nguyên của phương trình : x3 + 2y3 – 4z3 = 0 (1) Giải (1)  x3 = 4z3 – 2y3 (2) Rõ ràng vế phải của (2) chia hết cho 2 nên x3  2 do đó x  2. Đặt x = 2×1 (x1 Z ). Thay vào (2) ta có : (2)  8×1 3 = 4×3 – 2y3  y3 = 2z3 – 4×1 3 (3) Lập luận tương tự ta có y  2, đặt y = 2y1 (y1 Z ). Biến đổi tương tự, ta được: z3 = 4y1 3 + 2×1 3 (4) Lập luận tương tự ta có z  2, đặt z = 2z1 (z1 Z ). Biến đổi tương tự, ta lại có: (4)  8z1 3 = 4y1 3 + 2×1 3  x1 3 + 2y1 3 – 4z1 3 = 0 (5) Rõ ràng nếu bộ số (x0; y0; z0) là nghiệm của (1) thì bộ số 0 0 0 ( ; ; ) 2 2 2 x y z cũng là nghiệm của (1), hơn nữa x0, y0, z0 là số chẵn và 0 0 0 ; ; 2 2 2 x y z cũng là số chẵn. Quá trình này có thể tiếp tục mãi và các số 0 0 0 ; ; 2 2 2n n n x y z là số chẵn với mọi n là số nguyên dương. Vậy x = y = z = 0 www.VNMATH.com

18. chúng tôi chúng tôi 18 www.VNMATH.com

19. chúng tôi chúng tôi 19 1) PHƯƠNG TRÌNH BẬC NHẤT HAI ẨN Ví dụ 1: Tìm các nghiệm nguyên của phương trình: 11x + 18y = 120 Giải: Ta thấy 11 6x nên 6x . Đặt x = 6k (k nguyên). Thay vào (1) và rút gọn ta được: 11k + 3y = 20 Biểu thị ẩn mà hệ số của nó có giá trị tuyệt đối nhỏ (là y) theo k ta được: 20 11 3 k y   Tách riêng giá trị nguyên của biểu thức này: 1 7 4 3 k y k     Lại đặt 1 3 k  = t với t nguyên suy ra k = 3t + 1. Do đó: 7 4(3 1) 3 11 6 6(3 1) 18 6 y t t t x k t t            Thay các biểu thức của x và y vào (1), phương trình được nghiệm đúng. Vậy các nghiệm nguyên của (10 được biểu thị bởi công thức: 18 6 3 11 x t y t      với t là số nguyên tùy ý Cách giải: – Rút gọn phương trình, chú ý đến tính chia hết của các ẩn – Biểu thị ẩn mà hệ số của nó có giá trị tuyệt đối nhỏ (chẳng hạn x) theo ẩn kia. – Tách riêng giá trị nguyên ở biểu thức của x – Đặt điều kiện để phân bố trong biểu thức của x bằng một số nguyên 1t , ta được một phương trình bậc nhất hai ẩn y và 1t – Cứ tiếp tục như trên cho đến khi các ần đều được biểu thị dưới dạng một đa thức với các hệ số nguyên 2) PHƯƠNG TRÌNH BẬC HAI HAI ẨN Ví dụ 2: Tìm các nghiệm nguyên của phương trình: 5x – 3y = 2xy – 11 Giải: Biểu thị y theo x: (2x + 3)y = 5x + 11 Dễ thấy 2x + 3  0 ( vì x nguyên ) do đó: 5 11 5 2 2 3 2 3 x x y x x        Để y  phải có 5 2 3x x  2( 5) 2 3x x   2 3 7 2 3x x    7 2 3x  www.VNMATH.com

20. chúng tôi chúng tôi 20 Ta có: Thử lại các cặp giá trị trên của (x , y) đều thỏa mãn phương trình đã cho. Ví dụ 3: Tìm các nghiệm nguyên của phương trình: 2 2 2 11x x y   Giải: Cách 1: Đưa về phương trình ước số: 2 2 2 1 12x x y    2 2 ( 1) 12x y    ( 1 )( 1 ) 12x y x y      Ta có các nhận xét: a) Vì (1) chùa y có số mũ chẵn nên có thể giả thiết rằng 0y  . Thế thì 1 1x y x y     b) ( 1 ) ( 1 ) 2x y x y y      nên 1x y  và 1x y  cùng tính chẵn lẻ. Tích của chúng bằng 12 nên chúng cùng chẵn. Với các nhận xét trên ta có hai trường hợp: x – 1 + y 6 -2 x – 1 – y 2 -6 Do đó: x – 1 4 -4 y 2 2 x 5 -3 Đáp số: (5 ; 2), (5 ; -2), (-3 ; 2), (-3 ; -2) Cách 2: Viết thành phương trình bậc hai đối với x: 2 2 2 (11 ) 0x x y    2 2 ‘ 1 11 12y y     Điều kiện cần để (2) có nghiệm nguyên: ‘ là số chính phương 2 2 12 ( )y k k    2 2 12 ( )( ) 12k y k y k y       Giả sử 0y  thì k + y  k – y và k + y  0 (k + y) – (k – y) = 2y nên k + y và k – y cùng tính chẵn lẻ và phải cùng chẵn. Từ các nhận xét trên ta có: 6 2 k y k y      Do đó: y = 2 2x + 3 1 -1 7 -7 x -1 -2 2 -5 y 6 -1 3 2 www.VNMATH.com

23. chúng tôi chúng tôi 23 Cách 3: 3 3 8x y xy   3 ( ) 3 ( ) 8x y xy x y xy      Đặt x – y = a, xy = b ta có: 3 3 8a ab b   3 8 (3 1)a b a     Suy ra: 3 8 3 1a a  3 27( 8) 3 1a a   3 27 1 215 3 1a a    Do 3 27 1 3 1a a  nên 215 3 1a  Phân tích ra thứa số nguyên tố: 215 = 5.43 Do đó 3 1 { 1; 5; 43; 215}a       Do 3a – 1 chia cho 3 dư 2 nên 3 1 { 1;5; 43;215}a     Ta có: 3a – 1  1 5  43 215 a 0 2  14 72 3 8 1 3 a b a     8 0  64  1736 Chú ý rằng 2 ( ) 4 0x y xy   nên 2 4 0a b  , do đó trong bốn trường hợp trên chỉ có 2; 0a b  . Ta được: x – y = 2; xy = 0 Đáp số: (0 ; -2) và (2 ; 0) 4) PHƯƠNG TRÌNH ĐA THỨC CÓ BA ẨN TRỞ LÊN Ví dụ 7: Tìm các nghiệm nguyên của phương trình: 6 15 10 3x y z   Giải: Ta thấy10 3z nên 3z . Đặt z = 3k ta được: 6 15 10.3 3x y k   2 5 10 1x y k    Đưa về phương trình hai ẩn x, y với các hệ số tương ứng 2 và 5 là hai số nguyên tố cùng nhau. 2 5 1 10x y k   1 10 5 1 5 2 2 2 k y y x k y         Đặt 1 2 y = t với t nguyên. Ta có: 1 2 5 2(1 2 ) 5 5 2 3 y t x k t t t k z k            Nghiệm của phương trình: (5 5 2;1 2 ;3 )t k t k   với t, k là các số nguyên tùy ý. Ví dụ 8: Chứng minh rằng phương trình sau không có nghiệm nguyên: 2 2 2 1999x y z   (1) www.VNMATH.com

27. chúng tôi chúng tôi 27 Ta có: 2 1 2 x t y t      Kếtt luận: nghiệm của phương trình là: (1 ; 2), ( 2 1t  ; 2t) với t là số nguyên dương tùy ý. Ví dụ 15: Tìm các nghiệm nguyên của phương trình: x x x x y    Giải: Ta có: 0, 0x y  Bình phương hai vế rồi chuyển vế: 2 ( )x x x y x k k      Bình phương hai vế rồi chuyển vế: 2 ( )x x k x m m     Bình phương hai vế: 2 x x m  Ta biết rằng với x nguyên thì x hoặc là số nguyên hoặc là số vô tỉ. Do 2 x x m  ( )m nên x không là số vô tỉ. Do đó x là số nguyên và là số tự nhiên. Ta có: 2 ( 1)x x m  Hai số tự nhiên liên tiếp x và 1x  có tích là số chính phương nên số nhỏ bằng 0: x = 0 Suy ra: x = 0; y = 0 thỏa mãn phương trình đã cho. Nghiệm của phương trình là (0 ; 0) Ví dụ 16: Tìm các nghei65m nguyên của phương trình: 1980x y  (1) Giải: 1980x y  (2) Với điều kiện 0 , 1980x y  : (2) 1980 2 1980x y y    1980 12 55x y y    Do x, y nguyên nên 12 55y nguyên. Ta biết rằng với y nguyên thì 55y hoặc là số nguyên hoặc là số vô tỉ. Do đó 55y là số nguyên, tức là 55y là số chính phương: 11.5.y = 2 k . Do đó: y = 2 2 11.5. 55a a với a  Tương tự: x = 2 55b với b Thay vào (1): www.VNMATH.com

28. chúng tôi chúng tôi 28 55 55 6 55 6 a b a b      Giả sử y x thì a b . Ta có: a b 2 55x a 2 55y b 0 1 2 3 6 5 4 3 0 55 220 495 1980 1375 880 495 Có 7 đáp số: (0 ; 1980), (1980 ; 0), (55 ; 1375), (1375 ; 55), (220 ; 880), (880 ; 220), (495 ; 495) 8) HỆ PHƯƠNG TRÌNH VỚI NGHIỆM NGUYÊN Ví dụ 17: Tìm các nghiệm nguyên của hệ phương trình: 3 3 3 3 3 x y z x y z        Giải: Ta có hằng đẳng thức: 3 3 3 3 ( ) ( ) 3( )( )( )x y z x y z x y y z z x         Nên : 27 3 3( )( )( )x y y z z x     8 ( )( )( )x y y z x z     Đặt x + y = c, y + z = a, z + x = b. Ta có: abc = 8 , , { 1, 2, 4, 8}a b c      Giả sử x y z  thì a b c  . Ta có: a + b + c = 2(x + y + z) = 6 nên 2a  a) Với a = 2 ta có 4 4 b c bc     Suy ra: b = c = 2 Ta được: x = y = z = 1 b) Với a = 4 ta có 2 2 b c bc     Không có nghiệm nguyên. c) Với a = 8 ta có 2 1 b c bc      Suy ra: b = c =  1 Ta được: x = y = 4; z =  5 Đáp số: (1 ; 1 ; 1), (4 ; 4 ;  5), (4 ;  5 ; 4), ( 5 ; 4 ; 4) 9) PHƯƠNG TRÌNH PYTAGO Ví dụ 19: Tìm nghiệm nguyên của phương trình: 2 2 2 x y z  (1) Giải: www.VNMATH.com

31. chúng tôi chúng tôi 31 P 2 2 1x Py  1x 1y 2 3 5 6 7 8 10 11 12 13 2 2 2 1x y  2 2 3 1x y  2 2 5 1x y  2 2 6 1x y  2 2 7 1x y  2 2 8 1x y  2 2 10 1x y  2 2 11 1x y  2 2 12 1x y  2 2 13 1x y  3 2 9 5 4 3 19 10 7 649 2 1 4 2 3 1 6 3 2 180 Người ta chứng minh được rằng: nếu 1 1( , )x y là nghiệm nguyên dương nhỏ nhất của phương trình ( , )k kx y của phương trình được xác định bởi: 1 1( )k k kx y P x y P   với k = 1, 2, 3… Ví dụ 20: Cho phương trình: 2 2 2 1x y  (1) a) Kiểm tra rằng: (3 ; 2) là một nghiệm của (1). b) Khai triển (3 2 2)k  được 2a b ( , )a b . Chứng minh rằng (a, b) là nghiệm của (1) c) Bằng nhận xét ở câu b, hãy tìm thêm hai nghiệm nguyên dương khác của (1) Giải a) 2 2 3 2.2 1  . Vậy (3, 2) là một nghiệm của (1) b) Ta có: (3 2 2)(3 2 2) 1   (3 2 2) (3 2 2) 1k k     Ta biết rằng nếu (3 2 2) 2k a b   thì (3 2 2) 2k a b   . Do đó: ( 2)( 2) 1a b a b   2 2 2 1a b   Vậy (a, b) là nghiệm của (1) c) Ta tính: 2 (3 2 2) 9 8 12 2 17 12 2      3 (3 2 2) (17 12 2)(3 2 2)    51 34 2 36 2 48 99 70 2       Vậy: (17; 12), (99; 70) cũng là nghiệm của (1). Ví dụ 21: Tìm nghiệm nguyên dương nhỏ nhất rồi tìm thêm hai nghiệm nguyên dương khác của phương trình sau: 2 2 15 1x y  Giải www.VNMATH.com

32. chúng tôi chúng tôi 32 Kiểm tra ta được (4; 1) là nghiệm nguyên dương nhỏ nhất. 2 3 (4 15) 31 8 15 (4 15) 244 63 15       Hai nghiệm nguyên dương khác (31; 8) và (244; 63) 11) ĐIỀU KIỆN ĐỂ PHƯƠNG TRÌNH CÓ NGHIỆM NGUYÊN Ví dụ 18: Tìm các số thực a để các nghiệm của phương trình sau đếu là số nguyên: 2 ( 2) 0x ax a    (1) Giải: Gọi 1 2,x x là nghiệm nguyên của (1). Theo định lý Viete: 1 2 1 2 2 x x a x x a      Do đó: 1 2 1 2 1 2 2 1 2 ( ) 2 ( 1) ( 1) 3 ( 1)( 2) 3 x x x x x x x x x             1 1x  và 2 2x  là ước của 3. Giả sử 1 2x x thì 1 1x   2 2x  . Ta có hai trường hợp: a) 1 1 2 2 1 3 4 1 1 2 x x x x           Khi đó a = 6 b) 1 1 2 2 1 1 0 1 3 2 x x x x              Khi đó a =  2 www.VNMATH.com

33. chúng tôi chúng tôi 33 www.VNMATH.com

34. chúng tôi chúng tôi 34 Bài 1: Tìm tất cả các cặp nghiệm nguyên (x, y) thỏa mãn : y(x – 1) = x2 + 2. Hướng dẫn: Ta có y(x – 1) = x2 + 2 2 2 3 1 1 1 x y x x x         Vì x, y nguyên nên x – 1 là ước của 3 Vậy (x, y) = (4, 6) ; (2, 6) ; (-2, -2 ) ; (0, -2) Bài 2: Tìm x, y  thỏa mãn : 2×2 – 2xy = 5x – y – 19 . Hướng dẫn: (x, y) = (0, -19) ; (1, 16) ; (9, 8) và (-8, -11) Bài 3: Tìm nghiệm nguyên dương của phương trình: xy2 + 2xy – 243y + x = 0 Hướng dẫn: Ta có xy2 + 2xy – 243y + x = 0  x(y + 1)2 = 243y (1) Từ (1) với chú ý rằng (y + 1; y) = 1 ta suy ra (y + 1)2 là ước của 243. Vậy (x, y) = (54, 2) ; (24, 8) Bài 4: Tìm nghiệm của phương trình: 2x – 3 = 65y Hướng dẫn: Ta chứng tỏ phương trình đã cho không có nghiệm nguyên. Giả sử phương trình 2x – 3 = 65y có nghiệm nguyên ta suy ra 2x ≡ 3 (mod 5) và 2x ≡ 3 (mod 13) Từ 2x ≡ 3 (mod 5) suy ra x ≡ 3 (mod 4) (1) Từ 2x ≡ 3 (mod 13) ta suy ra x ≡ 4 (mod 12), trái với (1) Bài 5: Tìm nghiệm nguyên của các phương trình sau : a) 15×2 – 7y2 = 9 b) 29×2 – 28y2 = 2000 c) 1999×2 – 2000y2 = 2001 d) x2002 – 2000.y2001 = 2003 e) 19×2 – 84y2 = 198 Hướng dẫn: a) Từ phương trình đã cho ta suy ra y chia hết cho 3. Đặt y = 3y1. Ta có 5×2 – 21y12 = 3 (1) Từ (1) suy ra x chia hết cho 3. Đặt x = 3×1. Ta có 15×12 – 7y12 = 1 (2) Từ (2) suy ra y1 2 ≡ -1 (mod 3), vô nghiệm b) Từ phương trình đã cho ta suy ra x2 ≡ 5 (mod 7). Vậy phương trình đã cho vô nghiệm c) Từ phương trình đã cho ta suy ra x2 ≡ -1 (mod 4). Vậy phương trình đã cho vô nghiệm d) Từ phương trình đã cho ta suy ra x lẻ và x2002 ≡ 1 (mod 4) Suy ra 2003 ≡ 1 (mod 4), vô lí. Vậy phương trình đã cho vô nghiệm. e) Giả sử phương trình đã cho có nghiệm. Khi đó: y2 + 1 ≡ 0 (mod 19). Vì 19 là số nguyên tố có dạng 4k + 3 nên y2 + 1 ≡ 0 (mod 19) ta suy ra 19 1, vô lí www.VNMATH.com

36. chúng tôi chúng tôi 36 Vì x, y nguyên tố nên x, y ≥ 2. Từ phương trình đã cho ta suy ra z ≥ 5 và z lẻ (do z nguyên tố). Vì z lẻ nên x chẵn hay x = 2. Khi đó, z = 1 + 2y . Nếu y lẻ thì z chia hết cho 3 (loại). Vậy y = 2. Đáp số : x = y = 2 và z = 5. Bài 10: Tìm tất cả các cặp số tự nhiên (n, z) thỏa mãn phương trình : 2n + 122 = z2 – 32 Hướng dẫn: Nếu n lẻ thì 2n ≡ -1 (mod 3). Từ phương trình đã cho ta suy ra z2 ≡ -1 (mod 3), loại. Nếu n chẵn thì n = 2m (m € N) và phương trình đã cho trở thành: z 2 – 22m =153 hay (z – 2m )(z + 2m ) = 153. Cho z + 2m và z – 2m là các ước của 153 ta tìm được m = 2, z = 13. Đáp số : n = 4, z = 13. Bài 11: Tìm x, y nguyên thỏa mãn : x2 y2 – x2 – 8y2 =2xy Hướng dẫn: Viết lại phương trình đã cho dưới dạng: y2 (x2 – 7) = (x + y)2 . (1) Phương trình đã cho có nghiệm x = y = 0. Xét x, y ≠ 0. Từ (1) suy ra x2 – 7 là một số chính phương. Đặt x2 – 7 = a2 , ta có (x – a)(x + a) = 7 Từ đó tìm được x Đáp số: (0, 0) ; (4, -1) ; (4, 2) ; (-4, 1) ; (-4, -2) Bài 12: Tìm nghiệm nguyên dương của phương trình : 2 3x y z   Hướng dẫn: Vì vai trò của x, y, z như nhau nên có thể giả sử .y z Từ phương trình đã cho ta suy ra 2 3 2 .x y z yz    Suy ra 2 ( ) 4 3( ) 4 12.x y z x y z yz       (1) Vì 3 là số vô tỉ nên từ (1) ta suy ra : x – y – z = 4yz – 12 = 0 yz = 3 y = 3, z = 1 và x = y + z =4 Đáp số : phương trình có 2 nghiệm là (4; 3; 1) và (4; 1; 3) Bài 13: Tìm tất cả các số nguyên dương a, b, c đôi một khác nhau sao cho biểu thức : A = 1 1 1 1 1 1 a b c ab bc ca      nhận giá trị nguyên dương. Hướng dẫn: Ta có chúng tôi = ab + bc + ca + a + b + c (1) Từ (1) ta CM được a, b, c cùng tính chẵn lẻ. Vì vau trò của a, b, c như nhau và a, b, c đôi một khác nhau nên có thể giả thiết a < b < c. Nếu 3a  thì 5, 7b c  và A < 1, loại. Suy ra a = 1 hoặc a = 2 Nếu a = 1 thì 3, 5b c  do đó 1 < A < 3 suy ra A = 2. Thay a = 1, A = 2 ta được: 2(b + c) + 1 = bc hay (b – 2)(c – 2) =5. Từ đó ta được b = 3, c = 7. Trường hợp a = 2 xét tương tự. Đáp số : (2; 4; 14), (1; 3; 7) và các hoán vị của 2 bộ số này www.VNMATH.com

37. chúng tôi chúng tôi 37 Bài 14: Tìm tất cả các bộ ba số tự nhiên không nhỏ hơn 1 sao cho tích của hai số bất kì cộng với 1 chia hết cho số còn lại Hướng dẫn: Giả sử ba số đã cho là 1.a b c   Ta có , , 1 1 1 c a b ab bc ac   Suy ra ( 1)( 1)( 1) abc ab ac bc   ab + bc + ca + 1 abc ab + bc + ca + 1 = chúng tôi .k   (1) Vì ab + bc + ca + 1  4abc nên k  4 Nếu k = 4 thì a = b = c = 1 (thỏa mãn) Nếu k = 3 thì từ (1) ta suy ra 3abc  4ab suy ra c  1 Do đó c = 1  a = 2, b = 1 Trường hợp k = 2, k = 1 được xét tương tự như trường hợp k = 3 Đáp số : (1; 1; 1) , (2; 1; 1) , (3; 2; 1) , (7; 3; 2) Bài 15: Tìm ba số nguyên dương đôi một khác nhau x, y, z thỏa mãn : 3 3 3 2 ( )x y z x y z     Hướng dẫn: Vì vai trò của x, y, z như nhau nên có thể giả sử x < y < z Áp dụng bất đẳng thức 33 3 3 3 3 x y z x y z          , , 0x y z  ta suy ra x + y + z  9 Dấu bằng không xảy ra vì x, y, z đôi một khác nhau Vậy x + y + z  8 (1) Mặt khác x + y + z  1 + 2 + 3 =6 (2) Từ (1) , (2) ta suy ra x  6,7,8 Từ đây kết hợp với phương trình ban đầu ta tìm được x, y, z Đáp số : (1, 2, 3) và các hoán vị của bộ ba số này Bài 16: Tìm tất cả nghiệm nguyên (x; y) của phương trình : 2 2 3 ( )( ) ( )x y x y x y    Hướng dẫn: Biến đổi phương trình về dạng 2 2 2 [2 ( 3 ) ( 3 )] 0y y x x y x x     (1) TH 1: y = 0 TH 2: y 0 . Khi đó (1) 2 2 2 2 ( 3 ) ( 3 ) 0y x x y x x      (2) Xem (2) là phương trình bậc 2 đối với biến y. Để (2) có nghiệm nguyên thì 2 ( 1) ( 8)x x x    phải là một số chính phương, tức là 2 ( 8) ( ) ( 4 )( 4 ) 16x x a a x a x a         www.VNMATH.com

38. chúng tôi chúng tôi 38 Từ đó ta tìm được x Đáp số : (x; y) = (9; -6) , (9; -21) , (8; -10) , (-1; -1) và (m; 0) với m Bài 17: Tìm các số nguyên không âm x, y sao cho : 2 2 1x y y   Hướng dẫn: Nếu y = 0 thì x = 1 Nếu y  1 thì từ phương trình đã cho ta suy ra y < x < y + 1, vô lí Bài 18: Tìm các số nguyên x, y, z, t sao cho : a) 2 2 2 2 2 x y z x y   b) 2 2 2 2x y z xyz   c) 2 2 2 2 2x y z t xyzt    Hướng dẫn: Sử dụng phương pháp xuống thang a) Phương trình đã cho : 2 2 2 2 2 x y z x y   (1) Nếu cả x và y đều lẻ thì từ (1) suy ra z chẵn. Khi đó, 2 2 2 2(mod 4)x y z   còn 2 2 1(mod 4):x y  vô lí Vậy 1 trong 2 biến x, y phải chẵn Giả sử x chẵn, từ (1) suy ra 2 2 4y z  do đó cả y và z đều phải chẵn Đặt 1 1 1 1 1 12 , 2 , 2 ( , , )x x y y z z x y z    . Thay vào (1) ta có 2 2 2 2 2 1 1 1 1 14 . .x y z x y   (2) Từ (2) lại lập luận như trên ta suy ra 1 1 1, ,x y z đều chẵn Cứ tiếp tục như vậy sẽ dẫn đến 2 , 2 , 2 , .k k k x y z k    Điều này chỉ xảy ra khi x = y = z = 0 b) , c) tương tự Bài 19: Tìm các số nguyên x, y, z, t thỏa mãn:  3 1 2. xy zt xz yt     Hướng dẫn: Ta có 3 1 2 xy zt xz yt      2 2 ( 3 ) 1 3( ) 12 xy zt xz yt     Cộng theo từng vế ta có 2 2 2 2 ( 3 )( 3 ) 13x t y z   Đáp số : (x; y; z; t) = (1; 1; 2; 0) , (-1; -1; -2; 0) , (1; 1; 0; 2) , (-1; -1; 0; -2) Bài 20: Tìm các nghiệm nguyên dương của hệ phương trình :  3 3 2 x y z x y z     Hướng dẫn: Khử z đưa đến phương trình : 2 2 ( 1) 0y x y x x     www.VNMATH.com

40. chúng tôi chúng tôi 40 Hướng dẫn: Đáp số : x = y = z =1 hoặc x= y = z = 2 Đặt ƒ(t) = 3 2 2 7 8 2t t t   và sử dụng tính chất ƒ(a) – ƒ(b) ( )a b a b   Bài 26: Tìm x, y Z : 2001x y  (*) Hướng dẫn: Điều kiện , 0x y  Từ (*) suy ra 2001y x  . Bình phương hai vế ta được 2001 2 2001. 2001.y x x x     Vì 2001 = 3 × 667, ta lại có 3 và 667 là các số nguyên tố nên x = 3 × 667 × a2 = 2001.a2 (trong đó )a Lập luận tương tự ta có y = 2 2001. ( )b b Thay 2 2 2001 , 2001x a y b  vào (*) cà rút gọn ta suy ra : a + b =1 Từ đó có hai nghiệm : (x; y) =(2001; 0) hoặc (0; 2001) Bài 27: Tìm tất cả các cặp số nguyên dương (a, b) sao cho 2 2 2 a ab   là số nguyên Hướng dẫn: Từ giả thiết suy ra 2( ) ( 2) 2( ) ( 2)a b ab a b k ab      (1) Từ (1) chứng tỏ k = 1 suy ra a = 4, b = 3 Đáp số : (a; b) = (4; 3) Bài 28: Tìm n nguyên dương sao cho phương trình x3 + y3 + z3 = nx2 y2 z2 có nghiệm nguyên dương. Với các giá trị vừa tìm được của n, hãy giài phương trình trên. Hướng dẫn: Đáp số : n = 1 hoặc n = 3 Bài 29: Cho phương trình : x3 – 3xy2 + y3 = n a) Giả sử phương trình đã cho có một nghiệm nguyên (x, y). Chứng minh rằng phương trình đã cho có ít nhất ba nghiệm nguyên b) Giải phương trình tìm nghiệm nguyên với n = 2002 Hướng dẫn: a) Ta có 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 ( ) 3( ) ( ) ( ) 3( )( ) ( ) .x xy y y x y x x x y y x y x y               b) Từ phương trình đã cho ta suy ra 3 3 1(mod3).x y  Suy ra 1(mod3)x  và 0(mod3)y  hoặc 0(mod3)x  và 1(mod3)y  Cả hai trường hợp ta đều có 3 2 3 3 1(mod9)x xy y   . Do đó phương trình đã cho không cò nghiệm khi n = 2002. Bài 30: Chứng minh * ,n  phương trình 1 2 1 2… . …n nx x x x x x    luôn có nghiệm trong * . Hướng dẫn: Cho 1 2 2… 1nx x x     ta đi đến phương trình 1( 1)( 1) 1.n nx x n     (1) www.VNMATH.com

41. chúng tôi chúng tôi 41 Dễ thấy nx n và 1 2nx   thỏa mãn (1) Vậy phương trình đã cho có ít nhất một nghiệm nguyên dương là 1 2( ; ;…; ) (1;1;…;2; )n x x x n Bài 31: Chứng minh rằng phương trình x3 + y3 + z3 – 3xyz = 2001n luôn có nghiệm nguyên với mọi n ≥ 2 Hướng dẫn: Đặt 2001 9n m . Bộ ba số (m; m – 1; m + 1) là một nghiệm của phương trình đã cho Bài 32: Chứng minh rằng phương trình x2 + y5 = z3 có vô số nghiệm nguyên (x, y, z) thỏa mãn xyz ≠ 0 Hướng dẫn: Dễ thấy bộ các bộ ba sau là nghiệm của phương trình đã cho (3; -1; 2) và (10; 3; 7) Ta thấy nếu (x; y; z) là nghiệm của phương trình đã cho thì 15 6 10 ( , , )k x k y k z cũng là nghiệm của phương trình đã cho. Từ đó có điều phải chứng minh Bài 33: Chứng minh các phương trình sau không có nghiệm nguyên?: 2 2 2 2 2 2 5 3 5 3 2 )3 4 13 )19 28 2001 ) 2 8 3 ) 5 4 24(5 1) )3 6 18 2001 a x y b x y c x y y d x x x y e x x x x                Hướng dẫn: dùng phương pháp xét số dư của từng vế. Từ đó ta thấy số dư của hai vế phương trình sẽ không bằng nhau. Điều đó dẫn tới các phương trình vô nghiệm. Bài 34: Tìm các nghiệm nguyên dương của phương trình: 1 1 1 4x y   Hướng dẫn: Giả sử 1 x y  thì 1 1 x y  1 1 1 2 8 4 1 1 4 4 x x y x x x         Vậy 4 8x  , thử chọn để tìm nghiệm. Đáp số: (5 ; 20), (20 ; 5), (6 ; 12), (12 ; 6), (8 ; 8) Bài 35: Tìm ba số nguyên dương sao cho tích của chúng gấp đôi tổng của chúng. Hướng dẫn: 2( )xyz x y z   Giải sử x y z  . Ta có 2( ) 2.3 6xyz x y z z z     Suy ra 6xy  , thử chọn lần lượt xy = 1; 2; 3; 4; 5; 6. Đáp số: (1 ; 3 ; 8), (1 ; 4 ; 5), (2 ; 2 ; 4) và các hoán vị. Bài 36: Tìm bốn số nguyên dương sao cho tổng của chúng bằng tích của chúng. www.VNMATH.com

43. chúng tôi chúng tôi 43 2 2 3 4 6 13x y x   Hướng dẫn: biến đổi 2 2 3 6 3 16 4x x y    2 2 3( 1) 4(4 )x y   Đáp số: (3 ; 1), (3 ; -1), (-1 ; 1), (-1 ; -1), (1 ; 2), (1 ; -2) Bài 43: Có tồn tại hay không hai số nguyên dương x và y sao cho 2 x y và 2 y x đều là số chính phương? Hướng dẫn: giả sử y x . Ta có: 2 2 2 2 ( 1)x x y x x x      Vậy không tồn tại hai số thỏa mãn đề bài. Bài 44: Chứng minh rằng có vô số số nguyên x để biểu thức sau là số chính phương: 2 2 2 2 2 (1 2 3 4 … )(1 2 3 4 … )x x          Hướng dẫn: Đặt 2 2 2 2 2 2 (1 2 3 4 … )(1 2 3 4 … )x x y           Ta có: 2( 1) ( 1)(2 1) . 2 6 x x x x x y     2 2( 1) 2 1 . 2 3 x x x y        Phương trình này có vô số nghiệm nguyên: 2 6 6 1x n n   Bài 45: Tìm các số nguyên x để biểu thức sau là số chính phương: 4 3 2 1x x x x    Hướng dẫn: giả sử 4 3 2 2 1x x x x y     Biến đổi về dạng: 2 2 2 2 2 2 2 (2 ) (2 ) 2 ( 2) (2 )y x x x x x x       Nên 2 2 2 (2 ) (2 1)y x x   1 3x    . Xét x = -1; 0; 1; 2; 3. Đáp số: x = -1; x = 0; x = 3 Bài 46: Tìm nghiệm nguyên của phương trình : a) x3 – 3y3 – 9z3 = 0 b) 8×4 – 4y4 + 2z4 = t4 Hướng dẫn: a) Dễ thấy x, y, z đều chia hết cho 3. Đặt x = x1, y = y1, z = z1 (x1, y1, z1 € Z), ta được : x1 3 + 3y1 3 – 9z1 3 = 0 Suy ra x = y = z = 0 b) Đáp số : x = y = z = t = 0 Bài 47: Tìm năm sinh của Nguyễn Du, biết rằng vào năm 1786 tuổi của nhà thơ bằng tổng các chữ số năm ông sinh ra. Hướng dẫn: Gọi năm sinh của nhà thơ 17xy www.VNMATH.com

44. chúng tôi chúng tôi 44 Ta có: 1786 -17xy = 1 + 7 + x + y (0 ≤ x ≤8, 0 ≤ y ≤ 9)  11x +2y = 78 Đáp số: 1766 Bài 48: Ba người đi câu được một số cá. Trời đã tối và mọi người đều mệt lả, họ vứt cá trên bờ sông, mỗi người tìm một nơi lăn ra ngủ. Người thứ nhất thức dậy, đếm số cá thấy chia 3 thừa 1 con, bèn vứt 1 con xuống sông và xách 1 3 về nhà. Người thứ hai thức dậy, tưởng hai bạn mình còn ngủ, đếm số cá vứt 1 con xuống sông và xách 1 3 về nhà. Người thứ 3 thức dậy , tưởng mình dậy sớm nhất, lại vứt 1 con xuống sông và mang 1 3 về nhà. Tính số cá 3 chàng trai câu được? biết rằng họ câu rất tồi….. Hướng dẫn:   2 2 2 1 1 1 3 3 3 x y            8x – 27y = 38 ( x, y  N) x = -2 + 27t , y = -2 + 8t Cho t = 1  x = 25, y = 6 Bài 49: giải các phương triình nghiệm nguyên: a) x2 – 4y2 = 1 b) x2 – y2 = 91 c) 2×3 + xy = 7 d) x2 + y2 = 2z2 e) x2 + 2y2 = z2 f) x2 + y2 = z2 + 1 g) 2×2 + 3y2 = z2 h) x2 – y2 + x = 0 i) x3 +7y = y3 + 7x j) 3×2 + 10xy + 8y2 = 96 k) 19×2 + 28y2 = 729 l) xy + 3x -5y = -3 m) x + y = xy n) x + y +1 = xyz o) x3 – 2y3 – 4z3 = 0 p) y2 = x3 + 7 q) x2 + y2 + z2 = 2xyz r) x2 + y2 + z2 + u2 = 2xyzu s) 8×4 + 4y4 + 2z4 = t4 t) x(x + 1)(x +7)(x + 8) = y2 u) ( x + 2)4 – x4 = y3 v) x1 4 + x2 4 + …….+ x14 4 =1599 Hướng dẫn www.VNMATH.com

46. chúng tôi chúng tôi 46 Bài 50: Tìm điều kiện cần và đủ cho số k để phương trình có nghiệm nguyên. x2 – y2 = k Hướng dẫn: Nếu x2 -y2 =k có nghiệm nguyên thì k  4t +2 Xét trường hợp k chẵn k lẻ Bài 51: Chứng minh rằng phương trình : 1 1 1 1 1991x y z    chỉ có một số hữu hạn nghiệm nguyên dương. Hướng dẫn: Gỉa sử 0 <x ≤y ≤ z. Ta có 1 1 1 1 1 3 1991x y z t x      suy ra 1991 < x ≤ 3.1991 nên x có hữu hạn giá trị Với mỗi giá trị của x có y ≤ 2.1991 1991 x x  ≤ 22 .1991 suy ra giá trị tương ứng của z với mỗi gía trị của x,y Bài 52: Tìm nghiệm nguyên dương của phương trình: 1 1 1 ) 14 1 1 1 ) a x y b x y z     Hướng dẫn: a) Xét 1 1 1 x y a   ( a nguyên dương) Với x  0, y  0, phương trình tương đương ax + ay = xy hay (x – a)(y – a) = a2 . Có tất cả 2m -1 nghiệm, với m là các ước số lớn hơn 0 của a2 . Với a = 14, a2 =196 Có 9 ước số dương và phương trình có 17 nghiệm. Bài 53: Tìm nghiệm nguyên dương của phương trình 1! +2! +…… + x! = y2 Hướng dẫn: Thử trực tiếp, thấy x < 5, Phương trình có nghiệm, tìm nghiệm Chứng minh với x ≥ 5 phương trình vô nghiệm Bài 54: Tìm nghiệm nguyên của phương trình : xy + 3x – 5y = -3 2×2 – 2xy – 5x + 5y = -19 Hướng dẫn: a) 3 5 3 ( 5)( 3) 18xy x y x y         Đáp số : (x;y) =(4;15), ( -13;-2), (3;6), ( 14;-5), (2;3), (11,-6), (8;-9), (23 -4), (6;-21), (- 1;0), (-4;-1), (7;-13) b) tương tự Bài 55: Tìm nghiệm nguyên của phương trình : 4x + 11y = 4xy x2 – 656xy – 657y2 = 1983 Hướng dẫn: www.VNMATH.com

47. chúng tôi chúng tôi 47 4 11 4 (4 11)( 1) 1x y xy x y      Xét 4 hệ phương trình Đáp số (x; y) (0;0), (3;12) b) ( 7) (2 7 2 )(2 7 2 ) 49z z y z y z y        2 2 656 657 1983 ( )( 657 ) 1983x xy y x y x y       Đáp số : (x;y );(-4; -1), (4; -1) , (-660 ;-1), (660;1) Bài 56: Tìm các cặp số nguyên dương (x ; y) thỏa mãn phương trình : 7x – xy – 3y = 0 y2 = x2 + 12x – 1923 Hướng dẫn: 7 3 0 ( 3)(7 ) 21x y xy x y       Chú ý rằng x Z  nên x +3 ≥4, do đó chỉ có hai phuong trình Đáp số : (4;4 ), (8, 16) Bài 57: Tìm nghiệm nguyên của phương trình a) x(x + 1)(x +7)(x + 8) = y2 b) y(y + 1)(y + 2)(y + 3) = x2 Hướng dẫn: 2 2 2 ( 1)( 7)( 8) ( 8 7)x x x x y x x y        Đặt x2 + 8x = z ( )z Z Ta có : ( 7) (2 7 2 )(2 7 2 ) 49z z y z y z y        Đáp số : (0;0), (-1;0), (1;12), (1;-12), (-9;12), (-9; -12),( -8; 0), (-7;0), (-4;12), (-4; 12) www.VNMATH.com

48. chúng tôi chúng tôi 48 www.VNMATH.com

49. chúng tôi chúng tôi 49 1) Định lý lớn Fecma: Ta biết có vô số bộ ba số nguyên dương thỏa mãn phương trình 2 2 2 x y z  . Đương nhiên xuất hiện một câu hỏi: có ba số nguyên dương nào thỏa mãn phương trình 3 3 3 x y z  không? Vào năm 1637, nhà toán học Pháp Fecma (Pierre de Fermat, 1601 – 1665) đã nêu lên mậng đề sau, được gọi là định lý lớn Fecma: Phương trình n n n x y z  (với n là số nguyên lớn hơn 2) không có nghiệm nguyên dương. Fecma đã viết vào lề cuốn Số học của Điôphăng, ở cạnh mục giải phương trình 2 2 2 x y z  : “Không thể phân tích được một lập phương đúng thành tổng của hai lập phương, không thể phân tích được một trùng phương thành tổng của hai trùng phương, và nói chung với bất cứ lũy thứa nào lớn hơn 2 thành tổng của hai lũy thừa cùng bậc. Tôi đã tìm được cách chứng minh kì diệu mệnh đề này, nhưng lề sách này quá chật nên không thể ghi lại được.” Năm 1670, năm năm sau khi Fecma mất, con trai ông đã công bố mệnh đề này. 2) Lịch sử về chứng minh định lý lớn Fecma: Người ta đã tìm thấy chứng minh của Fecma với n = 4, nhưng không biết được ông đã giải bài toán tổng quát như thế nào? Liệu lời giải của ông có sai lầm hay không? Chỉ biết rằng phải đến một thế kỷ sau, Ơle mới chứng minh được bài toán với n = 3 năm 1753 trong thư gửi Gônbach. Năm 1825, bẳng những phát minh mới về lý thuyết số, Đirichlê và Lơgiăngđrơ chứng minh được với n = 5. Năm 1839 Lamê chứng minh được với n = 7. Sau đó khoảng năm 1850 Kume chứng minh được với mọi 100n  . Năm 1978, nhờ máy tính điện tử người ta đã chứng minh được bài toán với mọi n nhỏ hơn 125000. Phương trình n n n x y z  được gọi là phương trình Fecma. Nó đã lôi cuốn các nhà toán học chuyên nghiệp và nghiệp dư suốt hơn ba thế kỷ. Trên con đường tìm cách giải phương trình đó, nhiều lý thuyết toán học mới đã được sáng tạo ra. Trong bốn chục năm gần đây, nhiều nhà toán học đã đạt được những kết quả quan trọng. Và đề chứng minh định lý lớn Fecma, chỉ còn chứng minh giả thuyết do Taniyama nếu ra: mọi đường cong elliptic đều là đường cong Weil. Chúng ta tìm hiểu đôi chút về điều này. Ta xem mỗi nghiệm nguyên của phương trình là một điển có toạ độ nguyên của một đường cong. Đường cong elliptic được Taniyama đưa ra năm 1955 trong một hội nghị quốc tế ở Nhật Bản, đó là đường cong cho bởi phương trình 2 3 2 y x mx nx p    thỏa mãn điều kiện “không có điểm kì dị”. Nhà toán học Đức Frey là người đầu tiên gắn việc chứng minh định lý lớn Fecma với các đường cong elliptic: giả sử định lý lớn Fecma không đúng thì tồn tại các số nguyên a, b, c khác 0 và số tự nhiên n sao cho n n n a b c  . Khi đó tồn tại một đường cong elliptic đặc biệt dạng Frey. Năm 1986, Ribet chứng minh được rằng: đường cong elliptic dạng Frey nếu tồn tại thì nó không phải là đường cong Weil. www.VNMATH.com

51. chúng tôi chúng tôi 51 Pytago sinh khoảng năm 580 và mất khoảng năm 500 trước Công nguyên. Ông sinh trưởng trong một gia đình quý tộc ở đảo Xa- môt, một đảo giàu có ở ven biển Ê – giê thuộc địa trung hải. Mới 16 tuổi , cậu bé Pytago đã nổi tiếng về trí thông minh khác thường. Cậu theo học một nhà toán học nổi tiếng Talét và chính Talét cũng phải kinh ngạc vì trí thông minh, tài năng của cậu. Để tìm hiểu khoa học của nền văn học các dân tộc, Pytago đã dành nhiều năm đến Ấn Độ, Babilon, Ai Cập và trở nên uyên bác trong hầu hết các lĩnh vực quan trọng: số học, hình học, thiên văn, địa lý âm nhạc, y học, triết học. Vào tuổi 50, ông mới trở về tổ quốc của mình. Ông thành lập một ngôi trường ở miền nam Ý, nhận hàng trăm môn sinh, kể cả phụ nữ, với thời gian học 5 năm gồm 4 bộ môn: hình học, toán học, thiên văn, âm nhạc. Chỉ những học sinh giỏi vào cuối năm thứ 3 mới được ông trực tiếp dạy. Trường phái Pytago đã đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển nền khoa học của thế giới cổ đại, đặc biệt về số học và hình học. Pytago chứng minh hệ thức giữa độ dài các cạnh của một tam gíac vuông . Hệ thức này đã đựơc nguời Ai Cập, người Babilon, Trung Quốc, Người Ấn Độ biết đền từ trước, nhưng Pytago là người đầu tiên chứng minh hệ thức ấy. Trường phái Pytago khảo sát hình vuông có cạnh dài 1 đơn vị và nhận ra rằng không thể biểu thị độ dài đường chéo cùa nó bằng một số nguyên hay phân số, tức là tồn tại các đoạn thẳng không biểu thị được theo đoạn thẳng đơn vị bởi một sồ hữu tỉ. Sự kiện ấy được so sánh với việc tìm ra hình học Ơclit ở thế kỉ XIX. Trường phái Pytago cũng nghiên cứu về âm nhạc. Họ giaỉ thích rằng độ cao của âm thanh tỉ lệ nghịch với chiều dài của dây và ba sợi dây đàn có chiều dài tỉ lệ với 6, 4, 3 sẽ cho một hợp âm êm tai. Pytago còn nghiên cứu cả kiến trúc và thiên văn. Ông cho rằng trái đất có hình cầu và ở tâm của vũ trụ. Pytago và các môn đệ cũa ông tôn thờ các con sồ và gán cho mỗi con số một ý nghĩa thần bí : họ cho rằng số 1 là nguồn gốc của mọi số, số lẻ là số nam, số chẵn là số nữ, số 5 biểu thị việc xây dựng gai đình, số 7 mang tính chất của sức khỏe, số 8 biểu thị cho tình yêu… Trước lúc vào nghe giảng, các học trò của Pytago đọc những câu kinh như: “Hãy ban ơn cho chúng tôi, hỡi những con số thần linh đã sáng tạo ra loài người” Pytago cũng có những câu thơ và nêu lên những phương châm xử thế: Hãy sống giản dị, không xa hoa. Hãy tôn trọng cha mẹ. Hãy tập chiến thắng sự đói khát, sự lười biếng và sự giận dữ. Chớ coi thường sức khỏe. Hãy cung cấp cho cơ thể đúng lúc những đồ ăn thức uống và sự luyện tập cần thiết. Chưa nhắm mắt nếu chưa soát lại những việc đã làm trong ngày. Đừng thấy cái bóng trơ của mình trên tường mà tưởng mình vĩ đại. www.VNMATH.com

52. chúng tôi chúng tôi 52 Trong quá trình biên soạn quyển chuyên đề này, chúng em đã tham khảo và trích dẫn từ nhiều nguồn sách, báo và tài liệu khác nhau. – Phương trình và bài toán với nghiệm nguyên, tác giả Vũ Hữu Bình. – Một số chuyên đề môn toán trung học cơ sở, tác giả Vũ Dương Thụy và Nguyễn Ngọc Đạm. – Một số chuyên đề số học, các tác giả ở Hà Nội. – Tạp chí báo Toán Tuổi Thơ 2, do nhà xuất bản giáo dục. – Một số tài liệu từ mạng. Cảm ơn các tác giả sách, báo nói trên đã có những quyển sách hay giúp chúng em hoàn thành tốt chuyên đề này. Chân thành cảm ơn thầy và các bạn đã dành thời gian xem chuyên đề. Nhóm biên tập hân hạnh đón nhận những đóng góp từ thầy và các bạn./. Nhóm biên tập Nguyễn Hoàng Anh Thư Trương Thanh Thư Lê Thị Thu Thảo Phạm Ngọc Xuân Đào Nguyễn Thị Mỹ Huyền www.VNMATH.com

Các Phương Pháp Giải Phương Trình Lượng Giác

Chương I: Phương trình lượng giác cơ bản và một số phương trình lượng giác thường gặp Để giải 1 PTLG , nói chung ta tiến hành theo các bước sau: Bước 1: Đặt điều kiện để phương trình có nghĩa. Các điều kiện ấy bao hàm các điều kiện để căn có nghĩa,phân số có nghĩa, biểu thức có nghĩa. Ngoài ra trong các PTLG có chứa các biểu thức chứa va thì cần điều kiện để và có nghĩa. Bước 2: Bằng phương pháp thích hợp đưa các phương trình đã cho về một trong các phương trình cơ bản . Bước 3: Nghiệm tìm được phải đối chiếu với điều kiện đã đặt ra. Những nghiệm nào không thoả mãn điều kiện ấy thì bị loại. 1.1-Phương trình lượng giác cơ bản 1.1.1- Định nghĩa: Phương trình lượng giác là phương trình chứa một hay nhiều hàm số lượng giác . 1.1.2- Các phương trình lượng giác cơ bản. a) Giải và biện luận phương trình (1) Do nên để giải phương trình (1) ta đi biện luận theo các bước sau -Khả năng 1: Nếu m được biểu diễn qua sin của góc đặc biệt ,giả sử khi đó phương trình sẽ có dạng đặc biệt. -Khả năng 2: Nếu m không biểu diễn được qua sin của góc đặc biệt khi đó đặt m= . Ta có: Như vậy ta có thể kết luận phương trình có 2 họ nghiệm Đặc biệt ta cần phải nhớ được các giá trị của các cung đặc biệt như vì sau khi biến đổi các bài toán thương đưa về các cung đặc biệt. Ví dụ 1: Giải phương trình Giải: Ta nhận thấy không là giá trị của cung đặc biệt nào nên ta đặt = Khi đó ta có: Vậy phương trình có 2 họ ngiệm Ví dụ 2: Giải phương trình Giải: Do nên Vậy phương trình có hai họ nghiệm . b) Giải và biện luận phương trình lượng giác Ta cũng đi biện luận (b) theo m Bước 1: Nếu phương trình vô nghiệm . Bước 2: Nếu ta xét 2 khả năng: -Khả năng 1: Nếu được biểu diễn qua của góc đặc biệt, giả sử góc. Khi đó phương trình có dạng -Khả năng 2: Nếu không biểu diễn được qua của góc đặc biệt khi đó đặt = .Ta có: Như vậy ta có thể kết luận phương trình có 2 họ nghiệm Ví Dụ Minh Hoạ. Ví dụ 1: Giải phương trình sau: Giải: Do nên Vậy phương trình có 2 họ nghiệm Ví dụ 2: Giải phương trình: Giải: Vì và không là giá trị của cung đặc biệt nên tồn tại góc sao cho Ta có: Vậy phương trình có hai họ nghiệm . c) Giải và biện luận phương trình lượng giác Ta cũng biện luận phương trình (c) theo các bước sau: Bước 1: Đặt điều kiện Bước 2: Xét 2 khả năng -Khả năng 1: Nếu được biểu diễn qua tan của góc đặc biệt , giả sử khi đó phương trình có dạng -Khả năng 2: Nếu không biểu diễn được qua tan của góc đặc biệt , khi đó đặt = ta được Nhận xét: Như vậy với mọi giá trị của tham số phương trình luôn có nghiệm Ví Dụ Minh Hoạ: Ví dụ 1: Giải phương trình Giải : Do nên ta có: Vậy phương trình có 1 họ nghiệm. Ví dụ 2: Giải phương trình Giải: Điều kiện: Do không thể biểu diễn được qua của góc đặc biệt nên ta đặt . Từ đó ta có Vậy phương trình có một họ nghiệm. d) Giải và biện luận phương trình lượng giác Ta cũng đi biện luận theo Bước1: Đặt điều kiện Bước 2: Xét 2 khả năng -Khả năng 1: Nếu được biểu diễn qua cot của góc đặc biệt , giả sử khi đó phương trình có dạng -Khả năng 2: Nếu không biểu diễn được qua cot của góc đặc biệt , khi đó đặt = ta được Nhận xét: Như vậy với mọi giá trị của tham số phương trình (d) luôn có nghiệm. Ví Dụ Minh Hoạ: Ví dụ 1: Giải phương trình sau: (1) Giải: Điều kiện (*) Ta có: (1) Họ nghiệm trên thoả mãn điều kiện (*) Vậy phương trình có 1 họ nghiệm. Ví dụ 2: Giải phương trình Giải: Ta nhận thấy nên ta có Vậy phương trình có 1 họ nghiệm . Lưu ý: Không được ghi hai loại đơn vị ( radian hoặc độ ) trong cùng một công thức. 1.2- Một số phương trình lượng giác thường gặp. 1.2.1- Phương trình bậc hai đối với một hàm số lượng giác Dạng 1: (1) Cách giải: Đặt , điều kiện Đưa phương trình (1) về phương trình bậc hai theo , giải tìm chú ý kết hợp với điều kiện rồi giải tìm Dạng 2: (2) Cách giải: Đặt điều kiện ta cũng đưa phương trình (2) về phương trình bậc hai theo , giải tìm rồi tìm Dạng 3: (3) Cách giải: Điều kiện Đặt ta đưa phương trình (3) về phương trình bậc hai theo , chú ý khi tìm được nghiệm cần thay vào điều kiện xem thoả mãn hay không Dạng 4: (4) Cách giải: Điều kiện Đặt . Ta cũng đưa phương trình (4) về phương trình bậc hai theo ẩn t. Ví Dụ Minh Hoạ: Ví dụ 1: Giải phương trình (1) Giải: Phương trình (1) Vậy phương trình có 3 họ nghiệm. Ví dụ 2: Giải phương trình: (2) Giải: Điều kiện Ta có: Ta thấy không thoả mãn điều kiện. Do đó (*) Vậy phương trình có 2 họ nghiệm. Bài tập: Bài 1: Giải phương trình: Bài 2 Giải phương trình: Bài 3: Giải phương trình: Bài 4: Giải phương trình: Bài 5: Giải phương trình: Bài 6: Giải phương trình: Bài 7: Giải phương trình: Bài 8: Giải phương trình Bài 9: Giải phương trình 1.2.2- Phương trình bậc nhất đối với a)Định nghĩa: Phương trình trong đó a, b, c và được gọi là phương trình bậc nhất đối với b) Cách giải. Ta có thể lựa chọn 1 trong 2 cách sau: Cách 1: Thực hiện theo các bước Bước 1:Kiểm tra -Nếu < phương trình vô nghiệm -Nếu khi đó để tìm nghiệm của phương trình ta thực hiện tiếp bước 2 Bước 2: Chia cả 2 vế phương trình (1) cho , ta được Vì nên tồn tại góc sao cho Khi đó phương trình (1) có dạng Đây là phương trình cơ bản của sin mà ta đã biết cách giải Cách 2: Thực hiện theo các bước Bước 1: Với thử vào phương trình (1) xem có là nghiệm hay không? Bước 2: Với Đặt suy ra Khi đó phương trình (1) có dạng Bước 3: Giải phương trình (2) theo t , sau đó giải tìm x. * Dạng đặc biệt: . . . Chú ý: Từ cách 1 ta có kết quả sau từ kết quả đó ta có thể áp dụng tìm GTLN và GTNN của các hàm số có dạng , và phương pháp đánh giá cho một số phương trình lượng giác . Ví Dụ Minh Hoạ: Ví Dụ 1: Giải phương trình: (1) Giải : Cách 1: Chia cả hai vế phương trình (1) cho ta được Đặt . Lúc đó phương trình (1) viết được dưới dạng Vậy phương trình có 2 nghiệm Cách 2:-Ta nhận thấy là nghiệm của phương trình -Với . Đặt ,lúc đó Phương trình (1) sẽ có dạng Hay Vậy phương trình có 2 họ nghiệm Cách 3: Biến đổi phương trình về dạng Vậy phương trình có hai họ nghiệm Chú ý: Khi làm bài toán dạng này chúng ta nên kiểm tra điều kiện trước khi bắt tay vào giải phương trình bởi có một số bài toán đã cố tình tạo ra những phương trình không thoả mãn điều kiện. Ta xét ví dụ sau: Ví Dụ 2: Giải phương trình Giải: Ta biến đổi phương trình (2) Ta có: Suy ra < Vậy phương trình đã cho vô nghiệm . Ngoài ra chúng ta cần lưu ý rằng việc biến đổi lượng giác cho phù hợp với từng bài toán sẽ biểu diễn chẵn các họ nghiệm . Ta xét ví dụ sau Ví Dụ 3: Giải phương trình Giải : Cách 1:Thực hiện phép biến đổi (3) Đặt Phương trình (3) sẽ được viết thành Vậy phương trình có hai họ nghiệm Cách 2: Biến đổi phương trình về dạng Vậy phương trình có hai họ nghiệm Qua hai cách giải ở bài trên ta nhận thấy bằng cách 2 ta thu được nghiệm phương trình chẵn. Bài trên cĩng có thể sử dụng cách đặt và ta cũng thu được nghiệm chẵn (*) trong đó là các góc phụ thích hợp. Ta xét ví dụ sau: Ví Dụ 4: Giải phương trình: Giải: (4) Vậy phương trình có hai họ nghiệm. Bài tập: Giải các phương trình sau : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 1.2.3- Phương trình thuần nhất bậc hai đối với và . a) Định nghĩa: Phương trình thuần nhất bậc hai đối với , là phương trình. (1) trong đó a, b, c, d b) Cách giải : Chia từng vế của phương trình (1) cho một trong ba hạng tử hoặc . Chẳng hạn nếu chia cho ta làm theo các bước sau: Bước 1: Kiểm tra: xem nó có phải là nghiệm của phương trình(1) hay không? Bước 2: Với chia cả hai vế cho lúc đó phương trình (1) trở thành Đây là phương trình bậc hai theo tan ta đã biết cách giải. Cách 2: Dùng công thức hạ bậc đưa phương trình đã cho về phương trình Đây là phương trình bậc nhất đối với sin và cos ta đã biết cách giải *Chú ý: Đối với phương trình đẳng cấp bậc n (n3) với dạng tổng quát trong đó Khi đó ta cũng làm theo 2 bước : Bước 1: Kiểm tra xem có phải là nghiệm của phương trình hay không? Bước 2: Nếu .Chia cả hai vế của phương trình trên cho ta sẽ được phương trình bậc n theo . Giải phương trình này ta được nghiệm của phương trình ban đầu. Ví Dụ Minh Hoạ: Ví Dụ 1: Giải phương trình : (1) Giải: Cách 1: Phương trình (1) Vậy phương trình có hai họ nghiệm. Cách 2: +) Thử với vào phương trình (1) ta có vô lí. Vậy không là nghiệm của phươngtrình. +)Với Chia cả hai vế của phương trình cho ta được Vậy phương trình có hai họ nghiệm * Chú ý: Không phải phương trình nào cũng ở dạng thuần nhất ta phải thực hiện một số phép biến đổi thích hợp Ví Dụ 2: Giải phương trình: (2) Giải : Ta nhận thấy có thể biểu diễn được qua . Luỹ thừa bậc ba biểu thức ta sẽ đưa phương trình về dạng thuần nhất đã biết cách giải Phương trình (2) +) Xét với . Khi đó phương trình có dạng mâu thuẫn Vậy phương trình không nhận làm nghiệm +) Với . Chia cả hai vế của phương trình (2) cho ta được : . Đặt phương trình có được đưa về dạng: Họ nghiệm trên thoả mãn điều kiện của phương trình . Vậy phương trình có duy nhất 1 họ nghiệm *Chú ý: Ngoài phương pháp giải phương trình thuần nhất đã nêu ở trên có những phương trình có thể giải bằng phương pháp khác tuỳ thuộc vào từng bài toán để giải sao cho cách giải nhanh nhất ,khoa học nhất. Ví Dụ 3: Giải phương trình: (3) Giải : Điều kiện Cách 1: Biến đổi phương trình về dạng : Chia cả hai vế của phương trình (3) cho ta được : (do vô nghiệm) nên: Phương trình (*) Vậy phương trình có một họ nghiệm Cách 2: Biến đổi phương trình về dạng Đặt ta được : Vậy phương trình có một họ nghiệm Bài tập : Giải các phương trình sau : 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 1.2.4-Phương trình đối xứng đối với và . a) Định nghĩa: Phương trình đối xứng đối với và là phương trình dạng trong đó (1) b) Cách giải: Cách 1: Do nên ta đặt . Điều kiện Suy ra và phương trình (1) được viết lại: Đó là phương trình bậc hai đã biết cách giải Cách 2: Đặt thì nên phương trình (1) trở thành . Đây là phương trình bậc hai đã biết cách giải *Chú ý: Hai cách giải trên có thể áp dụng cho phương trình bằng cách đặt và lúc đó Ví Dụ Minh Hoạ : Ví Dụ 1: Giải phương trình Giải: Cách 1: Đặt điều kiện . Lúc đó Khi đó phương trình (1) sẽ có dạng Với không thoả mãn điều kiện nên (*) Cách 2: Đặt . Khi đó phương trình có dạng (*’) Ta thấy không thoả mãn Do đó (*’) Vậy phương trình có hai họ nghiệm *Chú ý: Ta có thể đưa một số dạng phương trình về dạng phương trình đối xứng đã xét ở trên Bài toán 1: Giải phương trình Cách giải: Phương trình (1) có thể viết *Quy ước: Khi có nhiều dấu trong một biểu thức hay một hệ hiểu là cùng lấy dòng trên hoặc cùng lấy dòng dưới Ví Dụ 2: Giải phương trình Giải: Điều kiện: Ta có (2) Ta có (3) (4) (6) Các gía trị của x trong (5) và (6) đều thoả mãn điều kiện của phương trình Vậy theo phương trình có hai họ nghiệm. Bài toán 2: Giải phương trình: với (1) Cách giải: Ta có: Đến đây chúng ta đã biết cách giải Tương tự cho phương trình Ví Dụ 3: Giải phương trình (3) Giải: Điều kiện (3) Giải (4) Giải (5): Đặt (*) Suy ra . Phương trình (5) trở thành Kết hợp với điều kiện (*) thì bị loại Với ta có Các nghiệm của phương trình (4) và (5) đều thoả mãn điều kiện của phương trình Vậy phương trình có ba họ nghiệm Chú ý: Ta có thể áp dụng phương pháp đối với phương trình hỗn hợp chứa các biểu thức đối xứng đối với và với bậc lớn hơn 2. Ví dụ 4: Giải phương trình: Giải : Ta có: Phương trình (1) có dạng Vậy phương trình có 3 họ nghiệm Ví Dụ 5: Giải phương trình: (2) Giải: Điều kiện: Phương trình (2) (loại) Các nghiệm đều thoả mãn điều kiện Vậy phương trình có 3 họ nghiệm Bài tập: Giải các phương trình sau: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 1.2.5- PTLG hỗn hợp chứa các biểu thức đối xứng và . * Phương trình có dạng Cách giải: Bước 1: Đặt ẩn phụ đưa phương trình đã cho về dạng đại số Bước 2: Giải phương trình loại những nghiệm không thoả mãn điều kiện của bài toán Bước 3: Với nghiệm t tìm được ở bước 2 thế vào bước 1 để tìm x Ví dụ Minh Hoạ: Ví Dụ 1: Giải phương trình Giải: Phương trình (1) Đặt , phương trình (2) trở thành hay Vậy phương trình có hai họ nghiệm Ví Dụ 2: Giải phương trình: (2) Giải: Điều kiện Ta có: Phương trình (2) (3) Đặt , phương trình (3) có dạng Với thì nên (4) Suy ra ( thoả mãn điều kiện(2)). Vậy là họ nghiệm duy nhất của phương trình đã cho Bài tập:Giải các phương trình sau: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 1.3- Vấn đề loại nghiệm không thích hợp của PTLG. Với nhiều PTLG ta cần đặt điều kiện cho ẩn. Khi đó, trước khi kết luận nghiệm ta cần kiểm tra xem các nghiệm tìm được có thoả mãn điều kiện đã đặt ra hay không, để ta có thể loại những nghiệm không thích hợp. Chúng ta có thể xét ba phương pháp sau: 1.3.1 Phương pháp loại nghiệm trực tiếp. Giả sử ta cần tìm nghiệm của phương trình (1) thoả mãn điều kiện (*) nào đó Trước hết ta giải phương trình (1) sau đó thay nghiệm của phương trình (1) tìm được vào (*) để loại nghiệm không thích hợp. Ví Dụ: Giải phương trình (1) Giải: Điều kiện (*) Khi đó (1) Thay vào (*) xem có thoả mãn hay không ? Suy ra không thoả mãn (*) . Vậy phương trình (1) vô nghiệm . 1.3.2- Phương pháp hình học (dùng đường tròn lượng giác). Giả sử ta cần tìm nghiệm của phương trình (1) thoả mãn điều kiện (*) nào đó .Gọi L là tập các cung không thoả mãn các điều kiện (*), N là tập nghiệm của phg trình (1).Ta biểu diễn điểm cuối của các cung thuộc hai tập L và N lên trên cùng một đường tròn lượng giác. Chẳng hạn điểm cuối của các cung thuộc L ta đánh dấu (x), điểm cuối của các cung thuộc N ta đánh dấu (.). Khi đó những cung có điểm cuối được đánh dấu (.) mà không bị đánh dấu (x) là nghiệm của phương trình. Ví Dụ: Giải phương trình: (1) Giải: Điều kiện Khi đó phương trình (1) Biểu diễn các họ nghiệm (*) và (** ) lên trên cùng một đường tròn lượng giác. sin cos Từ đó ta có nghiệm của phương trình (1) là 1.3.3- Phương pháp đại số. Phương pháp này ta kiểm tra nghiệm bằng cách chuyển về phương trình (thường là phương trình nghiệm nguyên) hoặc bất phương trình đại số. * Ví Dụ: Giải phương trình: Giải: Điều kiện Khi đó (1) Gía trị này là nghiệm của (1) nếu Điều này đúng vì là số lẻ còn là số chẵn Vậy nghiệm của phương trình là Bài tập: 1: Tìm các nghiệm thuộc của phương trình 2: Giải phương trình: 3: Giải phương trình: 4: Giải phương trình: 5: Giải phương trình: 6: Giải phương trình:

Chuyên Đề “Phương Trình Nghiệm Nguyên”

www.vnmath.com www.vnmath.com 1 Giáo viên hướng dẫn: thầy ĐỖ KIM SƠN www.VNMATH.com www.vnmath.com www.vnmath.com 2 Lời nói đầu Trang Phần 1: Các phương pháp giải phương trình nghiệm nguyên ........................................4 Phương pháp 1:Xét số dư của từng vế. ................................................................................5 Phương pháp 2: Đưa về dạng tổng.......................................................................................5 Phương pháp 3: Dùng bất đẳng thức ...................................................................................6 Phương pháp 4: Dùng tính chia hết, tính đồng dư . .............................................................8 Phương pháp 5: Dùng tính chất của số chính phương .......................................................11 Phương pháp 6: Lùi vô hạn, nguyên tắc cực hạn...............................................................14 Phương pháp 7: Xét chữ số tận cùng .................................................................................15 Phương pháp 8: Tìm nghiệm riêng ...................................................................................15 Phương pháp 9: Hạ bậc......................................................................................................16 Phần 2: Các dạng phương trình có nghiệm nguyên .......................................................18 Dạng 1: Phương trình bậc nhất hai ẩn ...............................................................................19 Dạng 2: Phương trình bậc hai có hai ẩn.............................................................................19 Dạng 3: Phương trình bậc ba trở lên có hai ẩn. .................................................................21 Dạng 4: Phương trình đa thức có ba ẩn trở lên ..................................................................23 Dạng 5: Phương trình dạng phân thức ...............................................................................24 Dạng 6: Phương trình dạng mũ ..........................................................................................25 Dạng 7: Hệ phương trình vô tỉ ...........................................................................................26 Dạng 8: Hệ phương trình với nghiệm nguyên ...................................................................28 Dạng 9: Hệ phương trình Pytago .......................................................................................28 Dạng 10: Phương trình Pel.................................................................................................30 Dạng 11: Điều kiện để phương trình có nghiệm nguyên. ..................................................32 Phần 3: Bài tập áp dụng ...................................................................................................33 Phụ lục ...............................................................................................................................48 Lời cảm ơn .........................................................................................................................52 www.VNMATH.com www.vnmath.com www.vnmath.com 3 Phương trình và bài toán với nghiệm nguyên là một đề tài lý thú của Số học và Đại số, từ những bài toán về tính mỗi loại trâu Trăm trâu trăm cỏ đến các chuyên gia toán học lớn với các bài toán như định lý lớn Fecma. Được nghiên cứu từ thời Điôphăng thế kỉ thứ III, phương trình nghiệm nguyên vẫn còn là đối tượng nghiên cứu của toán học. Phương trình nghiệm nguyên vô cùng đa dạng, vì thế nó thường không có quy tắc giải tổng quát. Mỗi bài toán, với số liệu riêng của nó, đòi hỏi một cách giải riêng phù hợp. Thời gian qua, nhờ sự hướng dẫn của giáo viên bộ môn, chúng em xin giới thiệu chuyên đề “Phương trình nghiệm nguyên”. Chuyên đề này là sự tập hợp các phương pháp cũng như các dạng phương trình khác nhau của phương trình nghiệm nguyên, do chúng em sưu tầm từ các nguồn kiến thức khác nhau. Chúng em mong muốn quyển chuyên đề sẽ giúp ích một phần cho việc tìm hiểu của các bạn học sinh về vấn đề nêu trên. Quyển chuyên đề này gồm có 3 phần chính. Đầu tiên chúng em xin giới thiệu các phương pháp thường dùng để giải phương trình với nghiệm nguyên, sau đó là việc tìm hiểu cách giải các dạng phương trình khác nhau của nó và cuối cùng là phần bài tập. Trong quá trình biên soạn, sưu tầm và tập hợp các phương pháp cùng những ví dụ, bài tập, tuy chúng em đã cố gắng rất nhiều nhưng thiếu sót là điều khó tránh khỏi. Vì vậy, chúng em mong thầy và các bạn khi xem xong quyển chuyên đề này hãy đóng góp ý kiến để giúp những chuyên đề sau được hoàn thành tốt hơn. Xin chân thành cảm ơn! Nhóm biên tập www.VNMATH.com www.vnmath.com www.vnmath.com 4 www.VNMATH.com www.vnmath.com www.vnmath.com 5 1) PHƯƠNG PHÁP XÉT SỐ DƯ CỦA TỪNG VẾ Ví dụ 1: Chứng minh các phương trình sau không có nghiệm nguyên: a) 2 2 1998x y  b) 2 2 1999x y  Giải: a) Dễ chứng minh 2 2,x y chia cho 4 chỉ có số dư 0 hoặc 1 nên 2 2x y chia cho 4 có số dư 0, 1, 3. Còn vế phải 1998 chia cho 4 dư 2 Vậy phương trình đã cho không có nghiệm nguyên. b) 2 2,x y chia cho 4 có số dư 0, 1 nên 2 2x y chia cho 4 có các số dư 0, 1, 2. Còn vế phải 1999 chia cho 4 dư 3. Vậy phương trình không có nghiệm nguyên. Ví dụ 2: Tìm các nghiệm nguyên của phương trình 29 2x y y   Giải Biến đổi phương trình: 9 2 ( 1)x y y   Ta thấy vế trái của phương trình là số chia hết cho 3 dư 2 nên ( 1)y y  chia cho 3 dư 2. Chỉ có thể: 3 1y k  , 1 3 2y k   với k nguyên Khi đó: 9 2 (3 1)(3 2)x k k    9 9 ( 1)x k k   ( 1)x k k   Thử lại, ( 1)x k k  , 3 1y k  thỏa mãn phương trình đã cho. Đáp số ( 1)3 1 x k k y k     với k là số nguyên tùy ý 2) PHƯƠNG PHÁP ĐƯA VỀ DẠNG TỔNG Biến đổi phương trình về dạng: vế trái là tổng của các bình phương, vế phải là tổng của các số chính phương. Ví dụ 3: Tìm các nghiệm nguyên của phương trình: 2 2 8x y x y    (1) Giải: (1) 2 24 4 4 4 32x y x y     2 2 2 2 2 2 (4 4 1) (4 4 1) 34 | 2 1 | | 2 1 | 3 5 x x y y x y              Bằng phương pháp thử chọn ta thấy 34 chì có duy nhất một dạng phân tích thành tồng của hai số chính phương 2 23 ,5 . Do đó phương trình thỏa mãn chỉ trong hai khả năng: | 2 1 | 3 | 2 1 | 5 x y     hoặc | 2 1 | 5 | 2 1 | 3 x y     www.VNMATH.com www.vnmath.com www.vnmath.com 6 Giải các hệ trên phương trình (1) có bốn nghiệm nguyên là: (2 ; 3), (3 ; 2), ( 1 ;  2), ( 2 ;  1) 3) PHƯƠNG PHÁP DÙNG BẤT ĐẲNG THỨC Trong khi giải các phương trình nghiệm nguyên rất cần đánh giá các miền giá trị của các biến, nếu số giá trị mà biến số có thể nhận không nhiều có thể dùng phương pháp thử trực tiếp để kiểm tra. Để đánh giá được miền giá trị của biến số cần vận dụng linh hoạt các tính chất chia hết, đồng dư, bất đẳng thức a) Phương pháp sắp thứ tự các ẩn Ví dụ 4: Tìm ba số nguyên dương sao cho tổng của chúng bằng tích của chúng Giải: Cách 1: Gọi các số nguyên dương phải tìm là x, y, z. Ta có: . .x y z x y z   (1) Chú ý rằng các ẩn x, y, z có vai trò bình đẳng trong phương trình nên có thể sắp xếp thứ tự giá trị của các ẩn, chẳng hạn: 1 x y z   Do đó: 3xyz x y z z    Chia hai vế của bất đảng thức 3xyz z cho số dương z ta được: 3xy  Do đó {1;2;3}xy Với xy = 1, ta có x = 1, y = 1. Thay vào (1) được 2 + z = z (loại) Với xy = 2, ta có x = 1, y = 2. Thay vào (1) được z = 3 Với xy = 3, ta có x = 1, y = 3. Thay vào (1) được z = 2 loại vì y z Vậy ba số phải tìm là 1; 2; 3. Cách 2: Chia hai vế của (1) cho 0xyz  được: 1 1 1 1 yz xz xy    Giả sử 1x y z   ta có 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 31 yz xz xy z z z z        Suy ra 2 31 z  do đó 2 3z  nên z = 1. Thay z = 1 vào (1): 1x y xy   1xy x y    ( 1) ( 1) 2x y y     ( 1)( 1) 2x y    Ta có 1 1 0x y    nên Suy ra Ba số phải tìm là 1; 2; 3 Ví dụ 5: Tìm nghiệm nguyên dương của phương trình sau : 5(x + y + z + t) + 10 = 2xyzt . x – 1 2 y – 1 1 x 3 y 2 www.VNMATH.com www.vnmath.com www.vnmath.com 7 Giải Vì vai trò của x, y, z, t như nhau nên có thể giả thiết x ≥ y ≥ z ≥ t. Khi đó : 2xyzt = 5(x + y + z + t) +10 ≤ 20x + 10 315 15 2yzt t t      Với t = 1 ta có : 2xyz = 5(x + y + z) +15 ≤ 15x + 15 22 30 2 30 3yz z z      Nếu z = 1 thì 2xy = 5(x + y) + 20 hay 4xy = 10(x + y) + 40 hay (2x – 5)(2y – 5) = 65 . Dễ thấy rằng phương trình này có nghiệm là (x = 35; y = 3) và (x = 9; y = 5). Giải tương tự cho các trường còn lại và trường hợp t = 2. Cuối cùng ta tìm được nghiệm nguyên dương của phương trình đã cho là (x; y; z; t) = (35; 3; 1; 1); (9; 5; 1; 1) và các hoán vị của các bộ số này. b) Phương pháp xét từng khoảng giá trị của ẩn Ví dụ 6: Tìm các nghiệm nguyên dương của phương trình: 1 1 1 3x y   Giải: Do vai trò bình đẳng của x và y, giả sử x y . Dùng bất đẳng thức để giới hạn khoảng giá trị của số nhỏ hơn (là y). Hiển nhiên ta có 1 1 3y  nên 3y  (1) Mặt khác do 1x y  nên 1 1 x y  . Do đó: 1 1 1 1 1 2 3 x y y y y      nên 6y  (2) Ta xác định được khoảng giá tri của y là 4 6y  Với y = 4 ta được: 1 1 1 1 3 4 12x    nên x = 12 Với y = 5 ta được: 1 1 1 2 3 5 15x    loại vì x không là số nguyên Với y = 6 ta được: 1 1 1 1 3 6 6x    nên x = 6 Các nghiệm của phương trình là: (4 ; 12), (12 ; 4), (6 ; 6) c) Phương pháp chỉ ra nghiệm nguyên Ví dụ 7: Tìm các số tự nhiên x sao cho: 2 3 5x x x  Giải: Viết phương trình dưới dạng: www.VNMATH.com www.vnmath.com www.vnmath.com 8 2 3 1 5 5 x x           (1) Với x = 0 thì vế trái của (1) bằng 2, loại. Với x = 1 thì vế trái của (1) bằng 1, đúng Với 2x  thì 2 2 3 3, 5 5 5 5 x x           nên: 2 3 2 3 1 5 5 5 5 x x             loại Nghiệm duy nhất của phương trình là x = 1 d) Sử dụng diều kiện 0 để phương trình bậc hai có nghiệm Ví dụ 8: Tìm các nghiệm nguyên của phương trình: 2 2x y xy x y    (1) Giải Viết (1) thành phương trình bậc hai đối với x: 2 2( 1) ( ) 0x y x y y     (2) Điều kiện cần để (2) có nghiệm là 0 2 2 2( 1) 4( ) 3 6 1 0y y y y y         23 6 1 0y y    23( 1) 4y   Do đó 2( 1) 1y   suy ra: y – 1 -1 0 1 y 0 1 2 Với y = 0 thay vào (2) được 2 1 20 0; 1x x x x     Với y = 1 thay vào (2) được 2 3 42 0 0; 2x x x x     Với y = 2 thay vào (2) được 2 5 63 2 0 1; 2x x x x      Thử lại, các giá trị trên nghiệm đúng với phương trình (1) Đáp số: (0 ; 0), (1 ; 0), (0 ; 1), (2 ; 1), (1 ; 2), (2 ; 2) 4) PHƯƠNG PHÁP DÙNG TÍNH CHIA HẾT, TÍNH ĐỒNG DƯ Khi giải các phương trình nghiệm nguyên cần vận dụng linh hoạt các tính chất về chia hết, đồng dư, tính chẵn lẻ, để tìm ra điểm đặc biệt của các biến số cũng như các biểu thức chứa trong phương trình, từ đó đưa phương trình về các dạng mà ta đã biết cách giải hoặc đưa về những phương trình đơn giản hơn.. a) Phương pháp phát hiện tính chia hết của ẩn: Ví dụ 9: Giải phương trính với nghiệm nguyên: 3x + 17y = 159 Giải: Giả sử x, y là các số nguyên thỏa mãn phương trình. Ta thấy 159 và 2x đều chia hết cho 3 nên 17y3 do đó y3 ( vì 17 và 3 nguyên tố cùng nhau) Đặt y = 3t ( t ). Thay vào phương trình ta được: www.VNMATH.com www.vnmath.com www.vnmath.com 9 3x + 17.3t = 159  x + 17t = 53 Do đó: 53 173 x t y t    ( t ) Đảo lại, thay các biểu thức của x và y vào phương trình ta được nghiệm đúng. Vậy phương trình (1) có vô số nghiệm nguyênđược xác định bằng công thức: 53 17 3 x t y t    (t là số nguyên tùy ý) Ví dụ 10: Chứng minh rằng phương trình : 2 25 27x y  (1) không có nghiệm là số nguyên. Giải Một số nguyên x bất kì chỉ có thể biểu diễn dưới dạng x = 5k hoặc x = 5k ± 1 hoặc x = 5k ± 2 trong đó k   Nếu x = 5k thì : 2 2 2 2(1) (5 ) 5 27 5(5 ) 27k y k y      Điều này vô lí, vì vế trái chia hết cho 5 với mọi k và y là số nguyên, còn vế phải không chia hết cho 5  Nếu x = 5k ± 1 thì : 2 2(1) (5 1) 5 27k y    2 225 10 1 5 27k k y     2 25(5 4 ) 23k k y    Điều này cũng vô lí, vế trái chia hết cho 5 với mọi k và y là số nguyên, còn vế phải không chia hết cho 5  Nếu x = 5k ± 2 thì : 2 2(1) (5 2) 5 27k y    2 225 20 4 5 27k k y     2 25(5 4 ) 23k k y    Lập luận tương tự như trên, điều này cũng vô lí Vậy phương trình đã cho không có nghiệm là số nguyên Ví dụ 11: Tìm nghiệm nguyên dương của phương trình sau : 19x2 + 28y2 = 729. Giải Cách 1. Viết phương trình đã cho dưới dạng (18x2 + 27y2) + (x2 + y2) = 729 (1) Từ (1) suy ra x2 + y2 chia hết 3, do đó x và y đều chia hết cho 3. Đặt x = 3u, y = 3v ( , )u v Thay vào phương trình đã cho ta được : 19u2 + 28v2 = 81. (2) Từ (2) lập luận tương tự trên ta suy ra u = 3s, v = 3t ( , )s t Thay vào (2) ta có 19s2 + 28t2 = 9. (3) Từ (3) suy ra s, t không đồng thời bằng 0, do đó www.VNMATH.com www.vnmath.com www.vnmath.com 10 Vậy (3) vô nghiệm và do đó phương trình đã cho cũng vô nghiệm. Cách 2. Giả sử phương trình có nghiệm Từ phương trình đã cho ta suy ra x2 ≡ -1 (mod 4), điều này không xảy ra với mọi số nguyên x. Vậy phương trình đã cho vô nghiệm b) Phương pháp đưa về phương trình ước số Ví dụ 12: Tìm các nghiệm nguyên của phương trình: xy – x – y = 2 Giải: Biến đổi phương trình thành: x(y – 1) – y = 2 x(y – 1) – (y – 1) = 3  (y – 1)(x – 1) = 3 Ta gọi phương trình trên là phương trình ước số: vế trái là 1 tích các thừa số nguyên, vế phái là một hằng số. Ta có x và y là các số nguyên nên x – 1 và y – 1 là các số nguyên và là ước của 23. Do vai trò bình đẳng của x và y trong phương trình nên có thể giả sử xy, khi đó x – 1y – 1 Ta có: Do đó: x 4 0 y 2 -2 Nghiệm nguyên của phương trình: (4 ; 2), (2 ; 4), (0 ; -2), (-2 ; 0) Ví dụ 13: Tìm nghiệm nguyên của phương trình : x + xy + y = 9. Giải Phương trình đã cho có thể đưa về dạng : (x + 1)(y + 1) = 10. (1) Từ (1) ta suy ra (x + 1) là ước của 10 hay ( 1) { 1; 2; 5; 10}x       Từ đó ta tìm được các nghiệm của phương trình là : (1, 4), (4, 1), (-3, -6), (-6, -3), (0, 9), (9, 0), (-2, -11), (-11, -2). Ví dụ 14: Xác định tất cả các cặp nguyên dương (x; n) thỏa mãn phương trình sau 3 3367 2nx   Giải Để sử dụng được hằng đẳng thức a3 – b3 = (a – b)(a2 + ab + b2) ta chứng minh n chia hết cho 3 . Từ phương trình đã cho ta suy ra 3 2nx  (mod 7). x – 1 3 -1 y – 1 1 -3 www.VNMATH.com www.vnmath.com www.vnmath.com 11 Nếu n không chia hết cho 3 thì 2n khi chia cho 7 chỉ có thể cho số dư là 2, 4 hoặc 7, trong khi đó 3x khi chia cho 7 chỉ có thể cho số dư là 0, 1, hoặc 6 nên không thề có đồng dư thức 3 2nx  (mod 7). Vậy n = 3m với m là một số nguyên dương nào đó. Thay vào phương trình đã cho ta được 3 33367 2 mx   2(2 )[(2 ) 3 .2 ] 3367m mx m x x    (1) Từ (1) ta suy ra 2m x là ước của 3367 Hơn nữa, 3 3 3(2 ) 2 3367m mx x    nên (2 ) {1;7;13}m x  Xét 2 1m x  , thay vào (1) ta suy ra 2m(2m – 1) = 2 × 561, vô nghiệm. Xét 2 3m x  , thay vào (1) ta suy ra 2m(2m – 13) = 2 × 15, vô nghiệm. Xét 2 7m x  , thay vào (1) ta suy ra 2m(2m – 7) = 24 × 32. Từ đó ta có m = 4; n = 3m = 12, và x = 9. Vậy (x; n) = (9; 12) c) Phương pháp tách ra các giá trị nguyên: Ví dụ 15: Giải phương trình ở ví dụ 2 bằng cách khác Giải: Biểu thị x theo y: x(y – 1) = y + 2 Ta thấy y 1 ( vì nếu y = 1 thì ta có 0x = 3 vô nghiệm) Do đó: 2 1 3 31 1 1 1 y yx y y y         Do x là số nguyên nên 3 1y  là số nguyên, do đó y – 1 là ước của 3. Lần lượt cho y – 1 bằng -1, 1, -3, 3 ta được các đáp số như ở ví dụ 2. 5) PHƯƠNG PHÁP DÙNG TÍNH CHẤT CỦA SỐ CHÍNH PHƯƠNG a) Sử dụng tính chất về chia hết của số chính phương Ví dụ 16: Tìm các số nguyên x để 9x + 5 là tích của hai số nguyên liên tiếp Giải: Cách 1: Giải sử 9x + 5 = n(n + 1) với n nguyên thì: 36x + 20 = 24 4n n 236 21 4 4 1x n n     23(12 7) (2 1)x n    Số chính phương 2(2 1)n  chia hết cho 3 nên cũng chia hết cho 9. Ta lại có 12x + 7 không chia hết cho 3 nên 3(12x + 7) không chi hết cho 9. Mâu thuẫn trên chứng tỏ không tồn tại số nguyên x nào để 9x + 5 = n(n + 1). Cách 2: Giả sử 9x + 5 = n(n + 1) với n nguyên Biến đổi 2 9 5 0n n x    www.VNMATH.com www.vnmath.com www.vnmath.com 12 Để phương trình bậc hai đối với n có nghiệm nguyên, điều kiện cần là là số chính phương. Nhưng 1 4(9 5) 36 21x x     chi hết cho 3 nhưng không chia hết hco 9 nên không là số chính phương. Vậy không tồn tại số nguyên n nào để 9x + 5 = n(n + 1), tức là không tồn tại số nguyên x để 9x + 5 là tích của hai số nguyên liên tiếp. b) Tạo ra bình phương đúng: Ví dụ 17: Tìm các nghiệm nguyên của phương trình: 2 22 4 19 3x x y   Giải : 2 22 4 2 21 3x x y    2 22( 1) 3(7 )x y    Ta thấy 2 23(7 ) 2 7 2y y     y lẻ Ta lại có 27 0y  nên chỉ có thể 2 1y  Khi đó (2) có dạng: 22( 1) 18x   Ta được: x + 1 = 3 , do đó: 1 22; 4x x   Các cặp số (2 ; 1), (2 ; -1), (-4 ; 1), (-4 ; -1) thỏa mãn (2) nên là nghiệm của phương trình đã cho. c) Xét các số chính phương liên tiếp: Ví dụ 18: Chứng minh rằng với mọi số nguyên k cho trước, không tồn t5ai số nguyên dương x sao cho: ( 1) ( 2)x x k k   Giải: Giả sử ( 1) ( 2)x x k k   với k nguyên, x nguyên dương. Ta có: 2 2 2x x k k   2 2 21 2 1 ( 1)x x k k k        2 2 2 2( 1) 1 2 1 ( 1)k x x x x x         (2) Từ (1) và (2) suy ra: 2 2 2( 1) ( 1)x k x    vô lý Vậy không tồn tại số nguyên dương x để x(x + 1) = k(k + 2) Ví dụ 19: Tìm các số nguyên x để biểu thức sau là một số chính phương: 4 3 22 2 3x x x x    Giải: Đặt 4 3 22 2 3x x x x    = 2y (1) với y Ta thấy: 2 4 3 2 2 2 2 2 2 ( 2 ) ( 3) ( ) ( 3) y x x x x x y x x x x            Ta sẽ chứng minh 2 2 2( 2)a y a   với a = 2x x www.VNMATH.com www.vnmath.com www.vnmath.com 13 Thật vậy: 2 2 2 2 2 2 2 2 4 3 2 1 113 ( ) 0 2 4 ( 2) ( 2) ( 2 2 3) y a x x x a y x x x x x x                   2 2 3 3 1 1 13( ) 0 2 4 x x x        Do 2 2 2( 2)a y a   nên 2 2( 1)y a  4 3 2 2 2 2 2 2 3 ( 1) 2 0 1 2 x x x x x x x x x x                 Với x = 1 hoặc x = -2 biểu thức đã cho bằng 29 3 d) Sử dụng tính chất: nếu hai số nguyên dương nguyên tố cùng nhau có tích là một số chính phương thì mỗi số đếu là số chính phương Ví dụ 20: Giải phương trình với nghiệm nguyên dương: 2xy z (1) Giải: Trước hết ta có thể giả sử (x , y , z) = 1. Thật vậy nếu bộ ba số , ,o o ox y z thỏa mãn (1) và có ƯCLN bằng d, giả sử 1 1 1, ,o o ox dx y dy z dz   thì 1 1 1, ,x y z cũng là nghiệm của (1). Với (x , y , z) = 1 thì x, y, z đôi một nguyên tố cùng nhau, vì nếu hai trong ba số x, y, z có ước chung là d thì số còn lại cũng chia hết cho d. Ta có 2z xy mà (x, y) = 1 nên 2 2,x a y b  với a, b * Suy ra: 2 2( )z xy ab  do đó, z = ab Như vậy: 2 2 x ta y tb z tab     với t là số nguyên dương tùy ý. Đảo lại, hiển nhiên các số x, y, z có dạng trên thỏa mãn (1) Công thức trên cho ta các nghiệm nguyên dương của (1) e) Sử dụng tính chất: nếu hai số nguyên liên tiếp có tích là một số chính phương thí một trong hai số nguyên liên tiếp đó bằng 0 Ví dụ 21: Tìm các nghiệm nguyên của phương trình: 2 2 2 2x xy y x y   (1) Giải: Thêm xy vào hai vế: 2 2 2 22x xy y x y xy    2( ) ( 1)x y xy xy    (2) www.VNMATH.com www.vnmath.com www.vnmath.com 14 Ta thấy xy và xy +

Bạn đang đọc nội dung bài viết Các Phương Pháp Giải Phương Trình Nghiệm Nguyên trên website Asianhubjobs.com. Hy vọng một phần nào đó những thông tin mà chúng tôi đã cung cấp là rất hữu ích với bạn. Nếu nội dung bài viết hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!