Bài giải
Ta có hệ:
x^2 + y^2 - xy = 1
(x/(y+1))^2 + (y/(x+1))^2 = 13
Điều kiện:
x khác -1, y khác -1.
Đặt
S = x + y, P = xy.
Từ phương trình đầu:
x^2 + y^2 - xy = 1
Mà
x^2 + y^2 = (x+y)^2 - 2xy = S^2 - 2P
nên
S^2 - 2P - P = 1
hay
S^2 - 3P = 1
Suy ra
P = (S^2 - 1)/3.
Xét phương trình thứ hai:
(x/(y+1))^2 + (y/(x+1))^2 = 13
Quy đồng:
[x^2(x+1)^2 + y^2(y+1)^2] / [(x+1)^2(y+1)^2] = 13
Ta tính từng phần.
Vì x^2 + y^2 - xy = 1 nên
x^2 + y^2 = 1 + P.
Lại có
x^3 + y^3 = (x+y)(x^2 - xy + y^2) = S.1 = S
vì x^2 - xy + y^2 = 1.
Tiếp theo:
x^4 + y^4 = (x^2 + y^2)^2 - 2x^2y^2
= (1+P)^2 - 2P^2
= 1 + 2P - P^2
Do đó tử số là:
x^2(x+1)^2 + y^2(y+1)^2
= x^4 + y^4 + 2(x^3+y^3) + (x^2+y^2)
= (1 + 2P - P^2) + 2S + (1+P)
= 2 + 3P - P^2 + 2S
Mẫu số là:
(x+1)^2(y+1)^2 = (xy + x + y + 1)^2 = (P + S + 1)^2
Vậy phương trình thứ hai trở thành:
(2 + 3P - P^2 + 2S) / (P + S + 1)^2 = 13
Thay P = (S^2 - 1)/3 vào, rút gọn được:
(4 - S)/(S + 2) = 13
Suy ra:
4 - S = 13S + 26
-14S = 22
S = -11/7
Khi đó
P = (S^2 - 1)/3
= (121/49 - 1)/3
= (72/49)/3
= 24/49
Vậy x, y là nghiệm của phương trình:
t^2 - St + P = 0
tức là
t^2 + 11t/7 + 24/49 = 0
Nhân cả hai vế với 49:
49t^2 + 77t + 24 = 0
Phân tích:
49t^2 + 77t + 24 = (7t+3)(7t+8) = 0
Suy ra
t = -3/7 hoặc t = -8/7
Vậy các nghiệm của hệ là:
(x, y) = (-3/7, -8/7)
hoặc
(x, y) = (-8/7, -3/7)
Đáp số:
(-3/7, -8/7) và (-8/7, -3/7)