Решение уравнений с двумя переменными
как квадратных относительно одной из переменных
При решении уравнений методом сведения к квадратному уравнению необходимо рассмотреть и оценить дискриминанты этих уравнений.
Задача 1. Решите в целых числах .
Решение. Если попытаться решить данное уравнение методом разложения на множители, то это достаточно трудоемкая работа, поэтому это уравнение можно решить более изящным методом. Рассмотрим уравнение как квадратное относительно : . Корни данного уравнения .
Данное уравнение имеет решение тогда и только тогда, когда дискриминант этого уравнения равен нулю, т. е. , отсюда . Если , то .
Ответ: .
Обобщение: Эту и последующие задачи можно привести к общему виду (1) или (2) где - любые выражения, а именно: в (1) выражения зависят от , в (2) – зависят от .
Например,
Задача 2. Решите в натуральных числах .
Решение. Перепишем уравнение в виде . Данное уравнение является квадратным относительно переменной , тогда
. Уравнение имеет корни, если , т.е. . Отсюда (*).
Так как , то условию (*) не удовлетворяет ни одно значение . Значит, решений в натуральных числах нет.
Ответ: решений в натуральных числах нет.
Задача 3. Решите уравнение .
Решение. Рассмотрим данное уравнение как квадратное относительно с коэффициентами, зависящими от ,
Найдем четверть дискриминанта Отсюда следует, что уравнение имеет решение только тогда, когда = 0, отсюда следует , затем находим .
Ответ: .
Задача 4. Решите в целых числах .
Решение. Запишем уравнение в виде , .
Решаем это уравнение относительно : .
Так как - целое число, то должно быть целым числом. Значит, дискриминант уравнения должен быть квадратом целого числа, т. е. , где ,
(*)
(**)
Из равенств (*) и (**) следует, что .
Видно, что при любом и .
Ответ: где
Это решение показывает, что уравнения можно рассматривать как квадратные не только относительно одной из своих переменных, но и относительно какого-либо выражения.
Творческое задание: Сконструировать авторские задачи по данной теме.