Risolvo preliminarmente un paio di casi per $|x|$ piccolo:
$ \displaystyle x = -1 \vee x = 0 \Rightarrow y(y+1) = 0 \Rightarrow y = -1 \vee y = 0 $
$ \displaystyle x = 1 \Rightarrow y(y+1) = 4 \Rightarrow \nexists sol. $
$ \displaystyle x = 2 \Rightarrow y(y+1) = 30 \Rightarrow y = -6 \vee y = 5 $
Posso dunque assumere, di qui in avanti $ x \lt -1 \vee x \gt 2 $
Divido in due sotto casi:
- $x$ pari
Pongo $ \displaystyle x^2 + \frac{x}{2} = a \in \mathbb{Z} $
Allora $ \displaystyle x^4+x^3+x^2+x = (a-1)^2 + (a-1) + \frac{7}{4}x^2 + \frac{3}{2}x = a^2 + a - (\frac{1}{4}x^2 - \frac{1}{2}x) $
Ma $ \forall x \lt -1 \vee x \gt 2 $ si ha $ \displaystyle \frac{7}{4}x^2 + \frac{3}{2}x \gt 0 $ e $ \displaystyle \frac{1}{4}x^2 - \frac{1}{2}x \gt 0 $
e quindi $ \displaystyle (a-1)^2 + (a-1) \lt x^4+x^3+x^2+x \lt a^2 + a $
Quindi non esistono soluzioni per $ x \lt -1 \vee x \gt 2 $ con $ x $ pari
- $x$ dispari
Pongo $ \displaystyle x^2 + \frac{x}{2} + \frac{1}{2} = a \in \mathbb{Z} $
Allora $ \displaystyle x^4+x^3+x^2+x = (a-1)^2 + (a-1) + \frac{3}{4}x^2 + x + \frac{1}{4} = a^2 + a - (\frac{5}{4}x^2 + \frac{3}{4}) $
Ma $ \forall x \lt -1 \vee x \gt 2 $ si ha $ \displaystyle \frac{3}{4}x^2 + x + \frac{1}{4} \gt 0 $ e $ \displaystyle \frac{5}{4}x^2 + \frac{3}{4} \gt 0 $
e quindi $ \displaystyle (a-1)^2 + (a-1) \lt x^4+x^3+x^2+x \lt a^2 + a $
Quindi non esistono soluzioni per $ x \lt -1 \vee x \gt 2 $ con $ x $ dispari
In definitiva, le uniche soluzioni si hanno per $ -1 \le x \le 2 $, e questi casi sono stati analizzati all'inizio, quindi le uniche soluzioni si hanno per
$ \displaystyle (x, y) \in \{ (-1, -1), (-1, 0), (0, -1), (0, 0), (2, -6), (2, 5) \} $