Для решения уравнения \(x^2 + y^2 - 2x + 6y = 0\) в целых числах, начнём с преобразования уравнения.
Сначала сгруппируем и упростим уравнение. Мы можем переписать его в стандартной форме, добавляя и вычитая квадратные числа:
Упрощаем часть с \(x\): \[ x^2 - 2x = (x - 1)^2 - 1 \]
Упрощаем часть с \(y\): \[ y^2 + 6y = (y + 3)^2 - 9 \]
Теперь подставим эти преобразования обратно в уравнение: \[ (x - 1)^2 - 1 + (y + 3)^2 - 9 = 0 \] или \[ (x - 1)^2 + (y + 3)^2 - 10 = 0 \] что эквивалентно \[ (x - 1)^2 + (y + 3)^2 = 10 \]
Это уравнение описывает окружность с центром в точке \((1, -3)\) и радиусом \(\sqrt{10}\). Мы будем искать целочисленные значения \(x\) и \(y\), которые удовлетворяют данному уравнению.
Для нахождения целых решений, запишем, что: \[ (x - 1)^2 + (y + 3)^2 = 10 \] Таким образом, возможные значения \((x - 1)^2\) могут быть \(0, 1, 4, 9\), что соответствует значениям \(0, 1, 2, 3\) (по модулю).
Теперь проверим все варианты:
\( (x - 1)^2 = 0 \) (т.е. \(x - 1 = 0 \Rightarrow x = 1\)): \[ (y + 3)^2 = 10 \Rightarrow y + 3 = \pm \sqrt{10} \text{ (нет целых решений)} \]
\( (x - 1)^2 = 1 \) (т.е. \(x - 1 = \pm 1 \Rightarrow x = 0 \text{ или } 2\)):
- Если \(x = 0\): \[ (y + 3)^2 = 9 \Rightarrow y + 3 = \pm 3 \Rightarrow y = 0 \text{ или } -6 \]
- Если \(x = 2\): \[ (y + 3)^2 = 9 \Rightarrow y + 3 = \pm 3 \Rightarrow y = 0 \text{ или } -6 \]
\( (x - 1)^2 = 4 \) (т.е. \(x - 1 = \pm 2 \Rightarrow x = -1 \text{ или } 3\)):
- Если \(x = -1\): \[ (y + 3)^2 = 6 \text{ (нет целых решений)} \]
- Если \(x = 3\): \[ (y + 3)^2 = 6 \text{ (нет целых решений)} \]
\( (x - 1)^2 = 9 \) (т.е. \(x - 1 = \pm 3 \Rightarrow x = -2 \text{ или } 4\)):
- Если \(x = -2\): \[ (y + 3)^2 = 1 \Rightarrow y + 3 = \pm 1 \Rightarrow y = -2 \text{ или } -4 \]
- Если \(x = 4\): \[ (y + 3)^2 = 1 \Rightarrow y + 3 = \pm 1 \Rightarrow y = -2 \text{ или } -4 \]
Теперь у нас есть целые решения:
- \( (0, 0) \)
- \( (0, -6) \)
- \( (2, 0) \)
- \( (2, -6) \)
- \( (-2, -2) \)
- \( (-2, -4) \)
- \( (4, -2) \)
- \( (4, -4) \)
Теперь нам нужно найти наибольшее значение выражения \(x - 3y\). Посчитаем его для каждого из найденных целочисленных решений:
- Для \( (0, 0): 0 - 3 \cdot 0 = 0 \)
- Для \( (0, -6): 0 - 3 \cdot (-6) = 18 \)
- Для \( (2, 0): 2 - 3 \cdot 0 = 2 \)
- Для \( (2, -6): 2 - 3 \cdot (-6) = 20 \)
- Для \( (-2, -2): -2 - 3 \cdot (-2) = 4 \)
- Для \( (-2, -4): -2 - 3 \cdot (-4) = 10 \)
- Для \( (4, -2): 4 - 3 \cdot (-2) = 10 \)
- Для \( (4, -4): 4 - 3 \cdot (-4) = 16 \)
Наибольшее значение среди всех вычислений: \[ \max(0, 18, 2, 20, 4, 10, 10, 16) = 20 \]
Таким образом, наибольшее значение выражения \(x - 3y\) равно \(20\).