Đáp án:
a) $S = \left\{ {\left( {1;1} \right);\left( {\dfrac{{ - 1 + \sqrt 5 }}{2};\dfrac{{ - 1 + \sqrt 5 }}{2}} \right);\left( {\dfrac{{ - 1 - \sqrt 5 }}{2};\dfrac{{ - 1 - \sqrt 5 }}{2}} \right)} \right\}$
b) $S = \left\{ {\left( { - 1; - 1} \right);\left( {\dfrac{{1 + \sqrt 5 }}{2};\dfrac{{1 - \sqrt 5 }}{2}} \right);\left( {\dfrac{{1 - \sqrt 5 }}{2};\dfrac{{1 + \sqrt 5 }}{2}} \right)} \right\}$
Giải thích các bước giải:
a) Ta có:
$\left\{ \begin{array}{l}
{x^3} + 1 = 2y\left( 1 \right)\\
{y^3} + 1 = 2x\left( 2 \right)
\end{array} \right.$
Lấy vế với vế của phương trình $(1)$ trừ đi phương trình $(2)$ ta có:
$\begin{array}{l}
\left( {{x^3} + 1} \right) - \left( {{y^3} + 1} \right) = 2y - 2x\\
\Leftrightarrow {x^3} - {y^3} + 2x - 2y = 0\\
\Leftrightarrow \left( {x - y} \right)\left( {{x^2} + xy + {y^2} + 2} \right) = 0\\
\Leftrightarrow \left( {x - y} \right)\left( {{{\left( {x + \dfrac{y}{2}} \right)}^2} + \dfrac{{3{y^2}}}{4} + 2} \right) = 0\\
\Leftrightarrow x - y = 0\left( {do:{{\left( {x + \dfrac{y}{2}} \right)}^2} + \dfrac{{3{y^2}}}{4} + 2 > 0,\forall x,y} \right)\\
\Leftrightarrow x = y
\end{array}$
Khi đó:
Phương trình $(1)$ trở thành:
$\begin{array}{l}
{x^3} + 1 = 2x\\
\Leftrightarrow {x^3} - 2x + 1 = 0\\
\Leftrightarrow \left( {x - 1} \right)\left( {{x^2} + x - 1} \right) = 0\\
\Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
x = 1\\
{x^2} + x - 1 = 0
\end{array} \right.\\
\Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
x = 1\\
x = \dfrac{{ - 1 + \sqrt 5 }}{2}\\
x = \dfrac{{ - 1 - \sqrt 5 }}{2}
\end{array} \right.\\
\Rightarrow \left[ \begin{array}{l}
x = y = 1\\
x = y = \dfrac{{ - 1 + \sqrt 5 }}{2}\\
x = y = \dfrac{{ - 1 - \sqrt 5 }}{2}
\end{array} \right.
\end{array}$
Vậy hệ có tập nghiệm là: $S = \left\{ {\left( {1;1} \right);\left( {\dfrac{{ - 1 + \sqrt 5 }}{2};\dfrac{{ - 1 + \sqrt 5 }}{2}} \right);\left( {\dfrac{{ - 1 - \sqrt 5 }}{2};\dfrac{{ - 1 - \sqrt 5 }}{2}} \right)} \right\}$
b) Ta có:
$\left\{ \begin{array}{l}
{x^2}y + 2 = {y^2}\left( 1 \right)\\
x{y^2} + 2 = {x^2}\left( 2 \right)
\end{array} \right.$
Lấy vế với vế của phương trình $(1)$ trừ đi vế với vế của phương trình $(2)$ ta được:
$\begin{array}{l}
{x^2}y + 2 - \left( {x{y^2} + 2} \right) = {y^2} - {x^2}\\
\Leftrightarrow {x^2}y - x{y^2} + {x^2} - {y^2} = 0\\
\Leftrightarrow \left( {x - y} \right)\left( {xy + x + y} \right) = 0\\
\Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
x = y\\
x + y + xy = 0
\end{array} \right.\\
+ )TH1:x = y
\end{array}$
Khi đó:
Phương trình $(1)$ trở thành:
$\begin{array}{l}
{x^3} + 2 = {x^2}\\
\Leftrightarrow {x^3} - {x^2} + 2 = 0\\
\Leftrightarrow \left( {x + 1} \right)\left( {{x^2} - 2x + 2} \right) = 0\\
\Leftrightarrow x + 1 = 0\left( {do:{x^2} - 2x + 2 = {{\left( {x - 1} \right)}^2} + 1 > 0,\forall x} \right)\\
\Leftrightarrow x = - 1\\
\Rightarrow x = y = - 1
\end{array}$
$\to (x;y)=(-1;-1)$ là một nghiệm của hệ.
$ + )TH2:x + y + xy = 0$
Khi đó:
Phương trình $(1)$ trở thành:
$\begin{array}{l}
{x^2}y + 2 + x{y^2} + 2 = {y^2} + {x^2}\\
\Leftrightarrow xy\left( {x + y} \right) + 4 = {x^2} + {y^2}\\
\Leftrightarrow \left( { - x - y} \right)\left( {x + y} \right) + 4 = {x^2} + {y^2}\\
\Leftrightarrow {x^2} + {y^2} + {\left( {x + y} \right)^2} - 4 = 0\\
\Leftrightarrow {\left( {x + y} \right)^2} - xy - 2 = 0\\
\Leftrightarrow {\left( {x + y} \right)^2} - \left( { - x - y} \right) - 2 = 0\\
\Leftrightarrow {\left( {x + y} \right)^2} + \left( {x + y} \right) - 2 = 0\\
\Leftrightarrow \left( {x + y - 1} \right)\left( {x + y + 2} \right) = 0\\
\Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
x + y = 1\\
x + y = - 2
\end{array} \right.
\end{array}$
*) Với $x + y = 1$
$\to xy=-1$
Khi đó:
Theo ĐL Viet đảo ta có:
$x,y$ là nghiệm của phương trình $X^2-X-1=0$
$ \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
x = \dfrac{{1 + \sqrt 5 }}{2};y = \dfrac{{1 - \sqrt 5 }}{2}\\
x = \dfrac{{1 - \sqrt 5 }}{2};y = \dfrac{{1 + \sqrt 5 }}{2}
\end{array} \right.$
*) Với $x + y = - 2$
$\to xy=2$
Khi đó:
Theo ĐL Viet đảo ta có:
$x,y$ là nghiệm của phương trình $X^2+2X+2=0$
Mà $X^2+2X+2=(X+1)^2+1>0,\forall x$
$\to $ Không tồn tại $x,y$ thỏa mãn.
Vậy hệ có tập nghiệm là: $S = \left\{ {\left( { - 1; - 1} \right);\left( {\dfrac{{1 + \sqrt 5 }}{2};\dfrac{{1 - \sqrt 5 }}{2}} \right);\left( {\dfrac{{1 - \sqrt 5 }}{2};\dfrac{{1 + \sqrt 5 }}{2}} \right)} \right\}$