Решение уравнения в натуральных числах

Photo

Задание 1: Решить в натуральных числах уравнение $49x^2y^2 + 52(x^2y + 1) = 49x(x^2y + 1)$. В ответе записать $x^y + y^x$.

Решение:

  1. Преобразуем уравнение:
    $49x^2y^2 + 52x^2y + 52 = 49x^3y + 49x$
    $49x^2y^2 - 49x^3y + 52x^2y - 49x + 52 = 0$

  2. Перегруппируем слагаемые:
    $49x^2y(y - x) + 52(x^2y + 1) - 49x = 0$

  3. Выразим уравнение относительно $y$:
    $49x^2y^2 + 52x^2y + 52 = 49x^3y + 49x$
    $y(49x^2y + 52x^2 - 49x^3) = 49x - 52$
    $y = \frac{49x - 52}{49x^2y + 52x^2 - 49x^3}$

  4. Рассмотрим случай $x = 1$:
    $49y^2 + 52(y + 1) = 49(y + 1)$
    $49y^2 + 52y + 52 = 49y + 49$
    $49y^2 + 3y + 3 = 0$
    Это уравнение не имеет решений в натуральных числах.

  5. Рассмотрим случай $x = 2$:
    $49 \cdot 4y^2 + 52(4y + 1) = 49 \cdot 2(4y + 1)$
    $196y^2 + 208y + 52 = 392y + 98$
    $196y^2 - 184y - 46 = 0$
    $98y^2 - 92y - 23 = 0$
    Это уравнение также не имеет решений в натуральных числах.

  6. Рассмотрим случай $x=4$:
    $49 \cdot 16 y^2 + 52(16y + 1) = 49 \cdot 4(16y + 1)$
    $784y^2 + 832y + 52 = 3136y + 196$
    $784y^2 - 2304y - 144 = 0$
    $49y^2 - 144y - 9 = 0$
    $D = 144^2 - 4 \cdot 49 \cdot (-9) = 20736 + 1764 = 22500 = 150^2$
    $y = \frac{144 \pm 150}{98}$
    $y_1 = \frac{294}{98} = 3$
    $y_2 = \frac{-6}{98} < 0$
    Итак, $x = 4, y = 3$.

  7. Проверим решение $x = 4, y = 3$:
    $49 \cdot 16 \cdot 9 + 52(16 \cdot 3 + 1) = 49 \cdot 4(16 \cdot 3 + 1)$
    $7056 + 52(49) = 196(49)$
    $7056 + 2548 = 9604$
    $9604 = 9604$
    Решение верно.

  8. Вычислим $x^y + y^x$:
    $4^3 + 3^4 = 64 + 81 = 145$

Ответ: 145

thinking img
progress gif

Текст скопирован
Готово
Ошибка
×