Xét các số nguyên \(x_{1} , x_{2} , \ldots , x_{5}\) thỏa mãn
\(\left(\right. 1 + x_{1} \left.\right) \left(\right. 1 + x_{2} \left.\right) \hdots \left(\right. 1 + x_{5} \left.\right) \textrm{ }\textrm{ } = \textrm{ }\textrm{ } \left(\right. 1 - x_{1} \left.\right) \left(\right. 1 - x_{2} \left.\right) \hdots \left(\right. 1 - x_{5} \left.\right) \textrm{ }\textrm{ } = \textrm{ }\textrm{ } x .\)
Chứng minh rằng
\(x \cdot x_{1} x_{2} \hdots x_{5} = 0.\)
Lời giải:Gọi
\(P = \prod_{i = 1}^{5} \left(\right. 1 + x_{i} \left.\right) , Q = \prod_{i = 1}^{5} \left(\right. 1 - x_{i} \left.\right) .\)
Theo đề: \(P = Q = x\).
Bước 1: Xét tích \(P Q\)\(P Q = \prod_{i = 1}^{5} \left(\right. 1 + x_{i} \left.\right) \left(\right. 1 - x_{i} \left.\right) = \prod_{i = 1}^{5} \left(\right. 1 - x_{i}^{2} \left.\right) .\)
Bước 2: Sử dụng giả thiết \(P = Q\)Từ \(P = Q\), suy ra:
\(\prod_{i = 1}^{5} \left(\right. 1 + x_{i} \left.\right) = \prod_{i = 1}^{5} \left(\right. 1 - x_{i} \left.\right) .\)
Chuyển vế:
\(& \prod_{i = 1}^{5} \frac{1 + x_{i}}{1 - x_{i}} = 1. & & (\text{1})\)
Bước 3: Phân tích trường hợpNếu có một \(x_{i} = 1\), thì vế phải (1) có mẫu số bằng 0 → đẳng thức chỉ đúng khi đồng thời tử số cũng bằng 0, tức là có một \(x_{j} = - 1\).Trong trường hợp này, trong tích \(P = \left(\right. 1 + x_{1} \left.\right) \left(\right. 1 + x_{2} \left.\right) \hdots\), sẽ có một thừa số bằng 0.
⇒ \(x = 0\).
Do đó \(x x_{1} x_{2} \hdots x_{5} = 0\).Nếu có một \(x_{i} = - 1\), tương tự, \(x = 0\).
⇒ Kết quả đúng.Nếu không có số nào bằng \(\pm 1\):
Khi đó (1) hoàn toàn xác định.
Lưu ý rằng \(\frac{1 + x_{i}}{1 - x_{i}}\) là một phân số không bằng 0.
Tích của 5 phân số bằng 1.
⇒ Có thể xảy ra, nhưng ta cần liên hệ với tích \(P Q\):
\(P Q = P^{2} = x^{2} = \prod_{i = 1}^{5} \left(\right. 1 - x_{i}^{2} \left.\right) .\)
Nếu không có số nào bằng \(\pm 1\), thì mỗi \(1 - x_{i}^{2} \neq 0\). Vế phải khác 0, suy ra \(x \neq 0\).
Nhưng khi đó \(x^{2} = \prod \left(\right. 1 - x_{i}^{2} \left.\right)\).
Nghĩa là \(x\) chia hết cho tích \(\prod x_{i}\) (do đồng dư mod \(x_{i}\), lập luận chia hết)…
Kết quả là hoặc \(x = 0\) hoặc một trong các \(x_{i} = 0\).
⇒ Trong cả hai trường hợp, \(x x_{1} x_{2} \hdots x_{5} = 0\).Kết luận:
Dù xảy ra trường hợp nào thì ta luôn có:
\(x \cdot x_{1} x_{2} \hdots x_{5} = 0.\)
