Phương trình hoành độ giao điểm của (P) và (d) là:
$\frac{1}{2}$$x^{2}$ = -mx + 3 - m
⇔ $\frac{1}{2}$$x^{2}$ + mx + m - 3 = 0
Ta có: Δ = $m^{2}$ - 4.$\frac{1}{2}$.(m-3)
= $m^{2}$ - 2m + 6
= $(m-1)^{2}$ + 5
Vì $(m-1)^{2}$ ≥ 0 với mọi m ⇒ $(m-1)^{2}$ + 5 > 0 với mọi m
⇒ Phương trình luôn có 2 nghiệm phân biệt
⇒ đpcm
Theo hệ thức Vi-ét ta có:
$\left \{ {{x_{1}+x{2}=-2m} \atop {x_{1}.x_{2}=2m-6}} \right.$ (*)
Lại có
$x_{1}^{2}$ + $x_{2}^{2}$ = 2$x_{1}$.$x_{2}$ + 20
⇔ $x_{1}^{2}$ + $x_{2}^{2}$ - 2$x_{1}$.$x_{2}$ = 20
⇔ $x_{1}^{2}$ +2$x_{1}$.$x_{2}$ + $x_{2}^{2}$ - 4.$x_{1}$.$x_{2}$ = 20
⇔ $(x_{1}+x_{2})^{2}$ - 4.$x_{1}$.$x_{2}$ = 20
Thay (*) vào biểu thức ta có:
$(-2m)^{2}$ - 4.(2m-6) = 20
⇔ $4m^{2}$ - 8m + 24 = 20
⇔ $4m^{2}$ - 8m + 4 = 0
Giải phương tính có $m_{1}$ = $m_{2}$ = 1
Vậy khi m = 1 thì $x_{1}^{2}$ + $x_{2}^{2}$ = 2$x_{1}$.$x_{2}$ + 20