|
Hoeveel gehele oplossingen bezit
de volgende irrationale vergelijking
\(\small\sqrt{x+4\sqrt{x-4}}+\sqrt{x-4\sqrt{x-4}}=4\)
|
A. 0 |
| B. 2 |
| C. 4 |
| D. 5 |
| E. oneindig veel |
( Zeer moeilijke vraag ! )
[ vwo34-(1j28) - op net sinds 10.11.2022-(E)-21.10.2026 ]
Deze (16de) vraag werd gesteld op 17 januari 2007 tijdens de eerste ronde van de 22de Wiskunde Olypiade (5de en 6de jaar)
Slechts 3,2% van de deelnemers gaven een juist antwoord ! Dit is het laagste percentage ooit op een juist antwoord !
De vier andere alternatieven scoorden zelfs hoger ! Een derde liet de vraag blank.
Translation in E N G L I S H
How many integer solutions has
\(\small\sqrt{x+4\sqrt{x-4}}+\sqrt{x-4\sqrt{x-4}}=4\)
(very difficult question)
|
A. 0 |
| B. 2 |
| C. 4 |
| D. 5 |
| E. infinitely many |
Oplossing - Solution
\(\sqrt{x-4}\) bestaat als \(x \ge 4\)
In dat geval bestaan ook \(\sqrt{x+4\sqrt{x-4}}\) en \(\sqrt{x-4\sqrt{x-4}}\).
Voor de eerste wortel is dat evident.
Voor de tweede wortel niet, daarom onderzoeken we of
\(\sqrt{x-4\sqrt{x-4}}\ge 0\)
Dit zal het geval zijn als
\(x-4\sqrt{x-4}\ge 0 \;\Leftrightarrow\; x\ge 4\sqrt{x-4}\)
Daar beiden leden positief zijn (rek. houdend met x ≥ 4) mogen we dus zonder meer kwadrateren :
x² ≥ 16(x − 4) ⇒ x² − 16x + 64 ≥ 0 ⇒ (x − 8)² ≥ 0 → O.K.
We moeten dus enkel oplossingen zoeken in het interval \([4,+\infty[\)
We zijn nu zeker dat het linkerlid van de opgave positief is zodat we de gegeven vergelijking zonder meer mogen kwadrateren :
\(\sqrt{x+4\sqrt{x-4}}+\sqrt{x-4\sqrt{x-4}}=4\\x+4\sqrt{x-4}+2.\sqrt{x+4\sqrt{x-4}}.\sqrt{x-4\sqrt{x-4}}+x-4\sqrt{x-4}=16\\2x+2\sqrt{x^2-16(x-4)}=16\\ x+\sqrt{x^2-16(x-4)}=8\\x+\sqrt{x^2-16x+64}=8\\x+\sqrt{(x-8)^2}=8\\x+|x-8|=8\\|x-8|=8-x\\x-8 \leq 0\\x\leq 8\)
Rekening houdend met x ≥ 4 zijn de gehele oplossingen dus
4, 5, 6, 7 en 8 (5 stuks)