2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 System of equations
Сообщение13.04.2016, 16:58 
Аватара пользователя


13/10/07
755
Роман/София, България
Solve (in reals) the system:
$x^2y+y^2z+z^2x=23$
$xy^2+yz^2+zx^2=25$
$x^3+y^3+z^3=36$

(Оффтоп)

The following identities might be useful:
$12a^2b^2c^2+(a^3+b^3+c^3)^2+2((a^3+b^3+c^3)abc-(a^2b+b^2c+c^2a)(ab^2+bc^2+ca^2))=-2(ab+bc+ca)(a^2b^2+b^2c^2+c^2a^2-a^2bc-ab^2c-abc^2)$
$a^2b+b^2c+c^2a+ab^2+bc^2+ca^2+3abc=(a+b+c)(ab+bc+ca)$
$(a+b+c)^3-6abc=const$

 Профиль  
                  
 
 Re: System of equations
Сообщение13.04.2016, 19:01 
Заслуженный участник


26/06/07
1929
Tel-aviv
ins- в сообщении #1114719 писал(а):
Solve (in reals) the system:
$x^2y+y^2z+z^2x=23$
$xy^2+yz^2+zx^2=25$
$x^3+y^3+z^3=36$


Пусть $x+y+z=3u$, $xy+xz+yz=3v^2$, где $v^2$ может быть отрицательным, и $xyz=w^3$
Тогда $x^3+y^3+z^3=36$ даёт $9u^3-9uv^2+w^3=12$, а после сложения первых двух уравнений получаем $3uv^2-w^3=16$ откуда
$v^2=\frac{9u^3-28}{6u}$ и $w^3=4.5u^3-30$.
Вычитая из первого уравнения второе, получаем $(x-y)(x-z)(y-z)=-2$, что после возведения в квадрат даёт
$27(3u^2v^4-4v^6-4u^3w^3+6uv^2w^3-w^6)=4$ и после подстановки выражений для $v^2$ и $w^3$ получаем $(u-2)(u^2+2u+4)(243u^6-2268u^3+2744)=0$.
$u=2$ даёт тройку $(1,2,3)$ и её циклические перестановки, а вот два других значения $u$ особой радости, похоже, не доставляют.

 Профиль  
                  
 
 Re: System of equations
Сообщение13.04.2016, 19:31 
Заслуженный участник


17/09/10
2146
Вот что дает Maple. Радости точно нет.
Код:
{x = 3, y = 1, z = 2}, {x = 2, y = 3, z = 1}, {x = 1, y = 2, z = 3},
{x = RootOf(_Z+1+_Z^2), y = 2*RootOf(_Z+1+_Z^2), z = 3*RootOf(_Z+1+_Z^2)},
{x = 2*RootOf(_Z+1+_Z^2), y = 3*RootOf(_Z+1+_Z^2), z = RootOf(_Z+1+_Z^2)},
{x = 3*RootOf(_Z+1+_Z^2), y = RootOf(_Z+1+_Z^2), z = 2*RootOf(_Z+1+_Z^2)},

{x = RootOf(_Z^3-RootOf(27*_Z^6-1944*_Z^5+36018*_Z^4+312012*_Z^3-14409873*_Z^2+100605348*_Z-61162984)),
y = -(1/2502085875016*(629280438608-11027163380386*RootOf(27*_Z^6-1944*_Z^5+36018*_Z^4+312012*_Z^3-14409873*_Z^2+100605348*_Z-61162984)+1242139860561*RootOf(27*_Z^6-1944*_Z^5+36018*_Z^4+312012*_Z^3-14409873*_Z^2+100605348*_Z-61162984)^2+9295210653*RootOf(27*_Z^6-1944*_Z^5+36018*_Z^4+312012*_Z^3-14409873*_Z^2+100605348*_Z-61162984)^3-3713798439*RootOf(27*_Z^6-1944*_Z^5+36018*_Z^4+312012*_Z^3-14409873*_Z^2+100605348*_Z-61162984)^4+82283895*RootOf(27*_Z^6-1944*_Z^5+36018*_Z^4+312012*_Z^3-14409873*_Z^2+100605348*_Z-61162984)^5))*RootOf(_Z^3-RootOf(27*_Z^6-1944*_Z^5+36018*_Z^4+312012*_Z^3-14409873*_Z^2+100605348*_Z-61162984)),
z = (1/2502085875016*(20272377039760-19060976927914*RootOf(27*_Z^6-1944*_Z^5+36018*_Z^4+312012*_Z^3-14409873*_Z^2+100605348*_Z-61162984)+1956136908939*RootOf(27*_Z^6-1944*_Z^5+36018*_Z^4+312012*_Z^3-14409873*_Z^2+100605348*_Z-61162984)^2+20658047055*RootOf(27*_Z^6-1944*_Z^5+36018*_Z^4+312012*_Z^3-14409873*_Z^2+100605348*_Z-61162984)^3-6043870989*RootOf(27*_Z^6-1944*_Z^5+36018*_Z^4+312012*_Z^3-14409873*_Z^2+100605348*_Z-61162984)^4+130444281*RootOf(27*_Z^6-1944*_Z^5+36018*_Z^4+312012*_Z^3-14409873*_Z^2+100605348*_Z-61162984)^5))*RootOf(_Z^3-RootOf(27*_Z^6-1944*_Z^5+36018*_Z^4+312012*_Z^3-14409873*_Z^2+100605348*_Z-61162984))}

 Профиль  
                  
 
 Re: System of equations
Сообщение13.04.2016, 20:12 
Аватара пользователя


13/10/07
755
Роман/София, България
arqady
Thank you for the solution! Very impressive!
I don't know what is the level of difficulty of this problem or if it is beautiful. I created it today. Problem 10.2 from here: http://www.botik.ru/~duzhin/olymp/go00sol.ru.html inspired me. It seems it is not suitable for a competition and it is hard to be solved without a computer.
"$v^2$ может быть отрицательным" - I suppose it means that $v$ is a complex variable. Am I correct?

 Профиль  
                  
 
 Re: System of equations
Сообщение13.04.2016, 21:12 
Заслуженный участник


26/06/07
1929
Tel-aviv
ins- в сообщении #1114774 писал(а):
I suppose it means that $v^2$ is a complex variable. Am I correct?

No, you are wrong. I said only that $v^2$ can be a negative real number.

 Профиль  
                  
 
 Re: System of equations
Сообщение13.04.2016, 21:17 
Аватара пользователя


13/10/07
755
Роман/София, България
I was surprised, because I know that square of something is always a positive number.

 Профиль  
                  
 
 Re: System of equations
Сообщение16.04.2016, 13:12 
Аватара пользователя


13/10/07
755
Роман/София, България
In a little modified way I calculated that the only possible values for $xyz$ are $6$, $-9-7 \sqrt {\frac{13}{3}}$, $-9+7 \sqrt {\frac{13}{3}}$. Can, using this, the exact values for $x$, $y$, $z$ be found? At least for xyz=6 they are nice.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 7 ] 

Модераторы: Модераторы Математики, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group