\(\Leftrightarrow a^{100}+b^{100}+a^{102}+b^{102}-2a^{101}-2b^{101}=0\)
\(\Leftrightarrow a^{100}\left(a^2-2a+1\right)+b^{100}\left(b^2-2b+1\right)=0\)
\(\Leftrightarrow a^{100}\left(a-1\right)^2+b^{100}\left(b-1\right)^2=0\)
Dấu "=" khi: \(a^{100}\left(a-1\right)^2=0;b^{100}\left(b-1\right)^2=0\)
\(\Leftrightarrow a=0;b=0;a=1;b=1;\)a và b là hoán vị của 0;1
\(\Leftrightarrow P\in\left\{0;1;2\right\}\)
Lời giải:
Từ \(a^{100}+b^{100}=a^{101}+b^{101}=a^{102}+b^{102}\)
\(\Rightarrow \left\{\begin{matrix} a^{100}(a-1)+b^{100}(b-1)=0(1)\\ a^{101}(a-1)+b^{101}(b-1)=0(2)\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow a^{100}(a-1)^2+b^{100}(b-1)^2=0\) (lấy (2) trừ (1))
Ta thấy: \(a^{100}(a-1)^2\geq 0; b^{100}(b-1)^2\geq 0, \forall a,b\in\mathbb{R}\)
Do đó để tổng của chúng bằng $0$ thì:
\(a^{100}(a-1)^2=b^{100}(b-1)^2=0\)
\(\Rightarrow \left[\begin{matrix} a=0\\ a=1\end{matrix}\right.\) và \(\Rightarrow \left[\begin{matrix} b=0\\ b=1\end{matrix}\right.\)
Thay vào điều kiện ban đầu suy ra \((a,b)=(1,1); (0;0); (1;0); (0;1)\)
Vậy \(P=a^{2015}+b^{2015}\in \left\{0;1;2\right\}\)
