Cho đường tròn (O) bán kính 1. Ba điểm phân biệt A, B, C thay đổi nằm trên đường tròn (O) sao cho điểm O nằm bên trong tam giác ABC . Các đường thẳng OA, OB, OC lần lượt cắt đường tròn ngoại tiếp tam giác \[{\rm{OBC, OCA, OAB}}\] tại M, N, P khác O. Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức: \(S = O{M^2} + O{N^2} + O{P^2}\)

a) Ta có: \((x + y)\left( {{x^2} - 2y + 2} \right) =  - 1\). Do đó có hai khả năng xảy ra:

\({\rm{ TH1: }}\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{x + y = 1}\\{{x^2} - 2y + 2 =  - 1}\end{array} \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{y = 1 - x}\\{{x^2} + 2x + 1 = 0}\end{array} \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{x =  - 1}\\{y = 2}\end{array}} \right.} \right.} \right.{\rm{. }}\)

\({\rm{ TH2: }}\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{x + y =  - 1}\\{{x^2} - 2y + 2 = 1}\end{array} \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{y =  - 1 - x}\\{{x^2} + 2x + 3 = 0}\end{array}} \right.} \right.\)   (vô nghiệm)

Vậy có duy nhất cặp số nguyên \(\left( {x\,,\,y} \right)\)thỏa mãn yêu cầu là: \[{\rm{( - 1 ; 2) }}{\rm{.}}\]

b) Ta chia hình vuông ABCD thành 36 hình vuông có độ dài cạnh bằng 2. Khi đó có ít nhất một hình vuông không chứa điểm nào trong 31 điểm đã cho . Hình tròn nội tiếp hình vuông đã cho là hình tròn thỏa mãn yêu cầu bài toán.

a) \(P = \left( {\frac{{\sqrt x (\sqrt x  - 3)}}{{(\sqrt x  + 1)(\sqrt x  - 3)}} - \frac{{2x}}{{x - 1}}} \right):\frac{{1 - \sqrt x }}{{{{(\sqrt x  - 1)}^2}}} = \frac{{\sqrt x (\sqrt x  - 1) - 2x}}{{(\sqrt x  - 1)(\sqrt x  + 1)}}:\frac{{ - 1}}{{\sqrt x  - 1}}\)

    \( \Rightarrow P = \frac{{ - \sqrt x (\sqrt x  + 1)}}{{(\sqrt x  - 1)(\sqrt x  + 1)}} \cdot ( - (\sqrt x  - 1)) = \sqrt x \)

b) Điều kiện: \(x \ge  - 2\). Phương trình \( \Leftrightarrow \left( {{x^2} - 2x + 4} \right) + (x + 2) - 2\sqrt {(x + 2)\left( {{x^2} - 2x + 4} \right)}  = 0\)

     \( \Leftrightarrow {\left( {\sqrt {{x^2} - 2x + 4}  - \sqrt {x + 2} } \right)^2} = 0 \Leftrightarrow \sqrt {{x^2} - 2x + 4}  = \sqrt {x + 2} \)

    \( \Leftrightarrow {x^2} - 3x + 2 - 0 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{x = 1}\\{x = 2}\end{array}} \right.\)   (thỏa mãn ĐK)

Vậy tập nghiệm của phương trình đã cho là: \[{\rm{S = \{ 1 ; 2\} }}\]

c) Điều kiện: \({x^2} - y - 1 \ge 0\). Xét hệ pt: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{y^2} - 2{x^2} - xy - y + 2x = 0\,\,\,(1)}\\{\sqrt {{x^2} - y - 1}  + x + y = 1\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,(2)}\end{array}} \right.\)

ta có: \((1) \Leftrightarrow (y - 2x)(y + x - 1) = 0 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{y = 2x}\\{y = 1 - x}\end{array}} \right.\)

* Trường hợp 1: với \(y = 2x\) thay vào (2), thu được:

\(\sqrt {{x^2} - 2x - 1}  = 1 - 3x \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{x \le \frac{1}{3}}\\{{x^2} - 2x - 1 = 1 - 6x + 9{x^2}}\end{array} \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{x \le \frac{1}{3}}\\{8{x^2} - 4x + 2 = 0}\end{array}} \right.} \right.\)    (vô nghiệm)

* Trường hợp 2: với \(y = 1 - x\) thay vào (2), thu được: \(\sqrt {{x^2} + x - 2}  = 0 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{x = 1}\\{x =  - 2}\end{array}} \right.\)

Vậy tập nghiệm của hệ pt đã cho là: \[{\rm{S}}\,{\rm{ = }}\left\{ {{\rm{(1 ; 0) ;( - 2 ; 3)}}} \right\}\]