Системы на Всесибе —Каталог задач по Олимпиадной математике

Главная
Каталог задач
Каталог заданий по Олимпиады - Математика
Системы на Всесибе

Тема Всесиб (Всесибирская открытая олимпиада школьников)

Системы на Всесибе

Вспоминай формулы по каждой теме

Решай новые задачи каждый день

Вдумчиво разбирай решения

ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!

Подтемы раздела всесиб (всесибирская открытая олимпиада школьников)

Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#68022

Найти все решения системы уравнений в действительных числах:

(| x5 =y3+ 2z |||{ | y5 =z3+ 2x |||( z5 =x3+ 2y

Источники: Всесиб-2023, 11.3 (см. sesc.nsu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Давайте внимательно посмотрим на нашу систему, что можно сказать о ней? Верно, уравнения в ней циклические! Поэтому можно упорядочить наши переменные, не умаляя общности: x ≥ y ≥ z.

Подсказка 2

Вычтем из первого уравнения третье: x⁵-z⁵ = y³+2z-x³-2y. Заметим, что левая часть уравнения всегда неотрицательна, а правая не больше нуля! Какой вывод можно сделать из этого?

Показать ответ и решение

Первое решение.

Если тройка $(x,y,z)$ является решением, то решениями являются $(y,z,x),(z,x,y)$ . В силу этой цикличности системы мы можем не умаляя общности считать $x≥ y ≥ z.$

Вычтем из первого уравнения третье и получим

5 5 3 3 x − z = (y − x )+ 2(z− y)

Из $x≥ z$ следует $x5− z5 ≥ 0,$ а из $y ≤x,z ≤ y$ следует $(y3− x3)+ 2(z− y)≤ 0.$

Таким образом, равенство выше может выполняться только в случае одновременно обращения трёх неравенств в равенства: $x =z,y = x,z =y.$

При подстановке $x= y = z$ в любое из уравнений системы получаем $5 3 √ -√ - x − x − 2x =0 ⇐ ⇒ x ∈{− 2; 2;0}.$

Второе решение.

Заметим, что в любой тройке, являющейся решением, все переменные одного знака: они либо все неотрицательны, либо все неположительны. Это следует из того, что нечётная степень числа имеет тот же знак, что и само число. Действительно, среди переменных две имеют одинаковый знак, тогда правая часть уравнения, содержащего эти переменные, имеет тот же знак, значит и левая часть, а с ней и третья переменная имеют тот же знак. Кроме того, если одна из переменных равна $0,$ то левая часть соответствующего уравнения равна $0,$ значит сумма двух чисел одного знака в правой части тоже равна $0,$ поэтому каждое из этих чисел равно $0.$

Внесём эту тройку в ответ. Тогда дальше можно считать, что все переменные не равны $0.$ При умножении решения системы на $− 1$ снова получаем решение, следовательно, дальше можно считать, что $x,y,z >0,$ а потом внести в ответ тройку с противоположными знаками.

Сложим все три уравнения и перенесем правую часть в левую:

(x5− x3− 2x)+ (y5− y3− 2y)+ (z5 − z3− 2z)= 0.

Теперь рассмотрим функцию $f(x) =x5− x3− 2x =x(x4− x2− 2)= x(x2 +1)(x2− 2).$ Нетрудно понять, что при $√ - 0 <x < 2$ значении функции отрицательно, а при $√ - x > 2$ положительно, а также при $√- x∈{0; 2}$ оно равно $0.$ Отсюда следует, что все переменные не могут быть одновременно больше или одновременно меньше $√ - 2.$ Так как иначе $f(x)+f(y)+f(z)⁄=0,$ ведь в левой части стоит сумма трёх чисел одного знака, поэтому они все должны равняться $0,$ откуда следует, что при этом $√ - x =y =z = 2.$

Итак, остались два случая, $√ - x > 2≥ y,z$ и $√- x,y ≥ 2> z.$

Если $√- x> 2≥ y,z,$ тогда $x5− y3− 2z ≥ x5− x3− 2x >0$ — это не решение.

Если $√ - x,y ≥ 2> z,z5− x3− 2y <z5− z3− 2z < 0$ — это тоже не решение.

Таким образом доказано, что других решений, кроме уже найденных, нет.

Ответ:

$(−√2,−√2,−√2-),(0,0,0),(√2,√2,√2)$

Бандлы и наборы

Комбо-тарифы сразу по нескольким предметам

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#71445

Найти все решения в действительных числах системы уравнений

(| x(1 +yz)= 9 { y(1 +xz)= 12 |( z(1+ xy)= 10

Источники: Всесиб-2022, 11.2 (см. sesc.nsu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

В уравнениях степени небольшие, поэтому не составит труда немного поработать ручками и с помощью простых преобразований прийти к чему-то более красивому. Быть может, стоит попробовать выразить все переменные через одну из них?

Подсказка 2

Вычтем первое уравнение из двух других, теперь мы знаем, как выразить все переменные через одну! Теперь можно подставить их в любое уравнение и что-то понять.

Подсказка 3

Получится кубическое уравнение, у которого можно угадать корень. Остается лишь найти остальные или доказать, что их нет!

Показать ответ и решение

Вычтем первое уравнение из второго и третьего, получим:

{ y− x = 3 z− x = 1

Подставим выражения $y = x+ 3,z = x+1$ в первое уравнение, получим

x(x+ 3)(x+ 1)+ x= 9

x3+4x2+ 4x− 9=0

Одним из его корней является $x= 1,$ поэтому

x3+4x2+ 4x− 9 =(x− 1)(x2+ 5x+ 9)

Дискриминант второй скобки отрицателен, поэтому единственным действительным корнем кубического уравнения и решением исходной системы является $x= 1.$ Тогда $y = x+ 3= 4,z =x +1= 2.$

Ответ:

$(1,4,2)$

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 3#77814

Найти все решения системы уравнений в действительных числах:

(| xy+ z+ t=1 |||{ yz+ t+x =3 | |||( zt+ x+ y = −1 tx+ y+z =1

Показать ответ и решение

(|xy+ z+t =1 (1) |||{yz+ t+x =3 (2) | |||(zt+x +y =−1 (3) tx+y +z =1 (4)

Сделаем следующие действия: $(1)− (2), (2)− (3), (3)− (4), (4)− (1).$ Разложим каждую разность на множители и получим:

(||(x− z)(y− 1)= −2 (5) ||{(y− t)(z− 1)= 4 (6) ||(z− x)(t− 1) =−2 (7) ||((y− t)(x− 1) =0 (8)

Из $(6)$ получаем $y− t⁄= 0,$ поэтому из $(8)$ имеем $x= 1.$ Из $(5)$ и $(7)$ получаем $x− z ⁄=0 и y− 1= −2 =1− t,$ откуда $y =2− t.$ Подставим найденные выражения в $(1)$ и $(2)$ и получим $z = −1,t= 2,$ откуда $y = 0.$ Таким образом, получаем единственное решение системы: $(1,0,−1,2).$