Cho x, y, m, n là các số nguyên thỏa mãn x + y = m + n. Chứng minh rằng S = x2 + y2 + m2 + n2 bằng tổng bình phương của ba số nguyên
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Ta có \(xy\le\dfrac{\left(x+y\right)^2}{4}\).
Do đó ta có: \(x+y+xy=x+y-2xy+3xy\le x+y-2xy+\dfrac{3}{4}\left(x+y\right)^2\)
\(\Rightarrow x^2+y^2\le x+y-2xy+\dfrac{3}{4}\left(x+y\right)^2\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{1}{4}\left(x+y\right)^2-\left(x+y\right)\le0\)
\(\Leftrightarrow\left(x+y\right)\left[\dfrac{1}{4}\left(x+y\right)-1\right]\le0\)
\(\Leftrightarrow0\le x+y\le4\).
Do đó m = 0, n = 4.
Vậy m2 + n2 = 16. Chọn A.
Ta có: \(x+y=m+n\Rightarrow n=x+y-m\)
\(\Rightarrow S=x^2+y^2+m^2+\left(x+y-m\right)^2\)
\(=x^2+y^2+m^2+(x^2+y^2+m^2+2xy-2mx-2my)\)
\(=x^2+y^2+m^2+(x^2+y^2+m^2+2xy-2mx-2my)\)
\(=x^2+y^2+m^2+x^2+y^2+m^2+2xy-2mx-2my\)
\(=\left(x^2+2xy+y^2\right)+\left(m^2-2mx+x^2\right)+\left(m^2-2my+y^2\right)\)
\(=\left(x+y\right)^2+\left(m-x\right)^2+\left(m-y\right)^2\)
Vì x, y, m, n \(\in\) Z nên x + y; m - x; m - y là số nguyên
Vậy S luôn bằng tổng các bình phương của 3 số nguyên
Giả sử \(y\) là số lẻ
Đặt \(\left\{{}\begin{matrix}x^2-y=m^2\\x^2+y=n^2\end{matrix}\right.\left(m,n\inℕ;m< n\right)\)
\(\Rightarrow2y=n^2-m^2\) \(\Rightarrow n^2-m^2\) chia hết cho 2 nhưng không chia hết cho 4.
Thế nhưng, ta thấy \(n^2\) và \(m^2\) khi chia cho 4 chỉ có thể có số dư là 0 hoặc 1, vậy nên \(n^2-m^2\) khi chia cho 4 sẽ chỉ có số dư là \(0,1,-1\), nghĩa là nếu \(n^2-m^2\) mà chia hết cho 2 thì buộc hiệu này phải chia hết cho 4, mâu thuẫn. Vậy điều giả sử là sai \(\Rightarrow\) đpcm.
\(x+y=m+n\Rightarrow x+y-m-n=0\Rightarrow2x\left(x+y-m-n\right)=0\)
Do đó: \(S=x^2+y^2+m^2+n^2+2x\left(x+y-m-n\right)\)
\(S=x^2+y^2+m^2+n^2+2x^2+2xy-2xm-2xn\)
\(S=\left(x^2+2xy+y^2\right)+\left(x^2-2xm+m^2\right)+\left(x^2-2xn+n^2\right)\)
\(S=\left(x+y\right)^2+\left(x-m\right)^2+\left(x-n\right)^2\)
Vậy \(x^2+y^2+m^2+n^2\) bằng tổng bình phương của ba số nguyên