Для решения данной системы уравнений необходимо рассматривать оба уравнения совместно:
- ( 2x^2 - y^2 = 34 )
- ( xy = 20 )
Мы можем воспользоваться методом подстановки или исключения переменных. Давайте используем метод подстановки.
Из второго уравнения выразим ( y ) через ( x ):
[ y = \frac{20}{x} ]
Теперь подставим это выражение для ( y ) во второе уравнение:
[ 2x^2 - \left(\frac{20}{x}\right)^2 = 34 ]
Упростим это уравнение:
[ 2x^2 - \frac{400}{x^2} = 34 ]
Теперь приведём уравнение к общему знаменателю:
[ 2x^4 - 34x^2 - 400 = 0 ]
Это уравнение является биквадратным, и мы можем сделать замену: ( z = x^2 ). Тогда уравнение станет:
[ 2z^2 - 34z - 400 = 0 ]
Теперь решим это квадратное уравнение. Сначала найдём дискриминант:
[ D = b^2 - 4ac = (-34)^2 - 4 \cdot 2 \cdot (-400) ]
[ D = 1156 + 3200 = 4356 ]
Так как дискриминант положителен, уравнение имеет два различных вещественных корня. Найдем их:
[ z_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{34 \pm \sqrt{4356}}{4} ]
Рассчитаем корни:
[ \sqrt{4356} = 66 ]
[ z_1 = \frac{34 + 66}{4} = \frac{100}{4} = 25 ]
[ z_2 = \frac{34 - 66}{4} = \frac{-32}{4} = -8 ]
Поскольку ( z = x^2 ), значение ( z ) должно быть неотрицательным. Таким образом, ( z_2 = -8 ) не подходит, и остаётся ( z = 25 ).
Теперь вернёмся к переменной ( x ):
[ x^2 = 25 ]
Отсюда:
[ x = 5 \quad \text{или} \quad x = -5 ]
Теперь найдём соответствующие значения ( y ) для каждого из ( x ).
- Если ( x = 5 ):
[ y = \frac{20}{x} = \frac{20}{5} = 4 ]
Таким образом, одна пара решений: ( (x, y) = (5, 4) ).
- Если ( x = -5 ):
[ y = \frac{20}{x} = \frac{20}{-5} = -4 ]
Таким образом, вторая пара решений: ( (x, y) = (-5, -4) ).
Итак, система уравнений имеет два решения: ( (x, y) = (5, 4) ) и ( (x, y) = (-5, -4) ).