Giải hệ phương trình sau trên tập số thực: \(\left\{\begin{matrix} y^2+3y^2+\sqrt{x}(3x^2+12x\sqrt{x}+9)=\sqrt{x}(x^4+3x^2+8x)+6x(x^2+1)\\ x^2+4y^2+9=6x+8y \end{matrix}\right.\)
Xét hệ \(\left\{\begin{matrix} y^3+3y^2+\sqrt{x}(3x^3+12x\sqrt{x}+9)=\sqrt{x}(x^4+3x^2+8x)+9(x\sqrt{x}- \sqrt{x}) (1)\\ x^2+4y^2+9=6x+8y \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ (2)\end{matrix}\right.\) Với điều kiện x \(\geq\) 0 , ta có: \(x^2+4y^2+9=6x+8y\Leftrightarrow \frac{(x-3)^2}{4}+\frac{(y-1)^2}{1}=1 \ (3)\) Suy ra \(x\in [1;5], y \in[0;2]\) Biến đổi (1) về dạng \((y-1)^3+6(y-1)^2+9(y-1)=(x\sqrt{x}-\sqrt{x})^3+6(x\sqrt{x}-\sqrt{x})^2+9(x\sqrt{x}-\sqrt{x})\) (4) Với \(x\in [1;5], y \in[0;2]\), ta có \(x\sqrt{x}-\sqrt{x}=\sqrt{x}(x-1)\geq 0,y-1\geq -1\) Xét hàm số \(f(t)=t^3+6t^2+9t\) trên \([-1;+\infty ]\), ta có \(f'(t)=3t^2+12t+9\geq 0,\forall t\in [-1;+\infty ]\) suy ra f(t) đồng biến trên \([-1;+\infty ]\) Do đó: \((4)\Leftrightarrow y-1=x\sqrt{x}-\sqrt{x}\) (5) Thay (5) vào (3) ta được \((x-1)(4x^2-3x-5)=0\Leftrightarrow x=1\) hoặc \(x=\frac{3\pm \sqrt{89}}{8}\) Chỉ có các nghiệm \(x=1,x=\frac{3\pm \sqrt{89}}{8}\) thỏa điều kiện
Ta có: \(x=1\Rightarrow y=1;x=\frac{3+\sqrt{89}}{8}\Rightarrow y=\frac{\sqrt{3+\sqrt{89}}( \sqrt{89}-5)}{16\sqrt{2}}+1\) (thỏa điều kiện) Vậy hệ có các nghiệm là \((x;y)=(1;1);(x;y)=\left ( \frac{3+\sqrt{89}}{8}; \frac{\sqrt{3+\sqrt{89}}( \sqrt{89}-5)}{16\sqrt{2}}+1 \right )\)