Заметим сразу, что все корни наших уравнений — ненулевые, поскольку свободные члены не равны нулю.
Пусть p — общий корень первых двух уравнений. Тогда имеем
00=b(ap11+bp4+c)−a(bp11+cp4+a)=p4(b2−ac)−(a2−bc),=b(bp11+cp4+a)−c(ap11+bp4+c)=p11(b2−ac)−(c2−ab).
Отсюда следует, что если одно из чисел A=a2−bc, B=b2−ac, C=c2−ab равно нулю, то и все три равны нулю. Но тогда a/b=b/c=c/a, а поскольку произведение этих чисел равно 1, то и все они равны 1, то есть a=b=c. В этом случае утверждение задачи очевидно.
В противном случае все три числа A,B,C ненулевые. Тогда p4=BA, p11=BC. Обозначив через q общий корень второго и третьего уравнений, а через r общий корень третьего и первого уравнений. Аналогично предыдущему, имеем q4=CB, откуда p11q4=1. Таким же образом получаем равенства q11r4=1, r11p4=1. Отсюда p11⋅11⋅11=q−4⋅11⋅11=r4⋅4⋅11=p−4⋅4⋅4, следовательно p113+43=1, и значит p=1. Аналогично q=r=1. Но тогда 1 является общим корнем всех трёх уравнений.
Замечание. В случае если все три числа A,B,C ненулюемые, решение можно завершить по-другому. Переименовав, если надо, переменные по циклу, можно считать, что ∣B∣ — среднее по величине из чисел ∣A∣,∣B∣,∣C∣. Тогда из полученных выше равенств следует, что одно из чисел ∣p∣4=∣B∣∣A∣ и ∣p∣11=∣B∣∣C∣ не больше единицы, а другое — не меньше единицы. Это возможно лишь тогда, когда оба они равны единице, то есть ∣p∣=1. Аналогично ∣q∣=∣r∣=∣p∣=1, и два из чисел p,q,r равны, скажем, p=q. Но тогда это число является общим корнем всех трёх уравнений.
Второе решение. Достаточно доказать, что одно из данных уравнений имеет ровно один корень; тогда он будет общим у этого уравнения с каждым из остальных. Рассмотрим среди данных уравнений то, в котором коэффициенты при x4 и свободный член имеют одинаковый знак, пусть для определенности b=−b′<0, c=−c′<0 (случай b>0,c>0 сводится к случаю b<0,c<0 домножением уравнения на −1). Пусть a>0 (случай a<0 сводится к случаю a>0 заменой переменной x на −x).
Покажем, что уравнение f(x)=0, где f(x)=ax11−b′x4−c′, имеет не более одного корня (на самом деле, оно имеет ровно один корень). Перепишем это уравнение в виде
x4(ax7−b′)=c′
Видим, что при x<d=(ab′)1/7 уравнение не имеет решений, так как левая часть отрицательна. На промежутке же [d,+∞) левая часть монотонно возрастает, поскольку оба сомножителя неотрицательны и возрастают. Значит, на этом промежутке есть не более одного корня.