¿Cuál es el número de tripletes (x, y, z) que satisface la ecuación [matemáticas] x ^ 4 + y ^ 4 + z ^ 4 + 1 = 4xyz [/ matemáticas]?

Depende del conjunto en el que desee que se solucionen las soluciones.

Sobre [math] \ mathbb {C}, \ mathbb {R}, \ mathbb {Q} [/ math]. Oh muchos.

Sospecho que quieres soluciones sobre los enteros.


Caso 1: [matemática] x, y, z \ geq 0 [/ matemática]

Luego, usando la desigualdad AM-GM,

[matemáticas] x ^ 4 + y ^ 4 + z ^ 4 + 1 \ geq 4 \ sqrt [4] {x ^ 4y ^ 4z ^ 4} \ tag * {} [/ matemáticas]

[matemáticas] x ^ 4 + y ^ 4 + z ^ 4 + 1 \ geq 4xyz \ tag * {} [/ matemáticas]

Dado que estos dos son iguales si y solo si [matemáticas] x ^ 4 = y ^ 4 = z ^ 4 = 1, [/ matemáticas] por lo tanto, [matemáticas] (1,1,1) [/ matemáticas] es el único no Solución negativa .


Caso 2: [matemática] x, y, z \ leq 0 [/ matemática]

Si las tres [matemáticas] x, y, z [/ matemáticas] son ​​negativas, entonces,

[matemáticas] x ^ 4 + y ^ 4 + z ^ 4 + 1> 0 \ etiqueta * {} [/ matemáticas]

Y,

[matemáticas] 4xyz <0 \ etiqueta * {} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ implica x ^ 4 + y ^ 4 + z ^ 4 + 1 <0 \ etiqueta * {} [/ matemáticas]

Lo cual es una contradicción, por lo tanto, los tres de [matemáticas] x, y [/ matemáticas] y [matemáticas] z [/ matemáticas] no son negativos.


Caso 3: Cualquiera negativo.

Similar al caso 2, cualquiera de ellos no puede ser negativo.


Caso 4: 2 negativos.

Por conveniencia, deje [math] x, y <0 [/ math] para cualquier solución [math] (x, y, z) [/ math] [math]. [/ Math] De hecho, dos de ellos pueden ser negativos.

Luego, en la ecuación, considere la transformación

[matemáticas] x \ rightarrow -x \ tag * {} [/ matemáticas]

[math] y \ rightarrow -y \ tag * {} [/ math]

[matemáticas] x ^ 4 + y ^ 4 + z ^ 4 + 1 = 4xyz \ tag * {} [/ matemáticas]

[matemáticas] (- x) ^ 4 + (- y) ^ 4 + z ^ 4 + 1 = 4 (-x) (- y) z \ tag * {} [/ matemáticas]

Esto implica que [math] (- x, -y, z) [/ math] es una solución.

Si [math] x, y 1 [/ math] que contradice el caso 1.

Por lo tanto, las únicas soluciones negativas son aquellas que corresponden a [matemáticas] (1,1,1) [/ matemáticas].

Es decir, [matemáticas] (- 1, -1,1), (- 1,1, -1), (1, -1, -1) [/ matemáticas].


Para concluir, hay un total de soluciones [math] \ boxed {4} [/ math] sobre los enteros.

El número de tripletes es claramente mayor que 8. Los distintos tripletes de solución son una combinación de los números: 1, -1, i y – i.

Los trillizos son

  1. (1,1,1)
  2. (-1, -1,1)
  3. (1, -1, -1)
  4. (-1,1, -1)
  5. ( i, i, -1)
  6. (i, -1, i)
  7. (-1, i, i)
  8. (-i, i, 1)
  9. (-i, 1, i)
  10. (i, -i, 1)
  11. (i, 1, -i)
  12. (1, i, -i)
  13. (1, -i, i)

donde i = raíz cuadrada (-1)