Найти все значения параметра а при каждом. Решение задачи с параметрами

Найдите все значения а, при каждом из которых система уравнений

имеет ровно два решения.

Решение.

Запишем 1-ое уравнение системы в виде: x 2 + 5x + y 2 -y -52 = |x-5y +5|. (*)

1) Так как правая часть равенства неотрицательна, то и левая часть равенства должна быть таковой, а именно: x 2 + 5x + y 2 -y-52 ≥ 0. Выделим из алгебраических сумм (x 2 + 5x) и (y 2 - y) полные квадраты двучленов.

x 2 + 2 ∙ х ∙ 2,5 + 2,5 2 -2,5 2 + y 2 -2∙y∙0,5 + 0,5 2 -0,5 2 -52 ≥ 0;

(x 2 + 2 ∙ х ∙ 2,5 + 2,5 2) + (y 2 -2 ∙ y ∙ 0,5 + 0,5 2) ≥ 52 + 2,5 2 + 0,5 2 ;

(х + 2,5) 2 + (у-0,5) 2 ≥ 52 + 6,25 + 0,25;

(х + 2,5) 2 + (у-0,5) 2 ≥ 58,5. ОДЗ : решения системы находятся среди множества точек, лежащих вне окружности с центром в точке Q(-2,5; 0,5) и радиусом

2) Раскроем модульные скобки в уравнении (*), считая, что выражение под знаком модуля неотрицательно, т.е. х-5у +5 ≥ 0 или 5у ≤ х + 5, отсюда у ≤ 0,2х+1. Тогда равенство (*) запишется в виде:

x 2 + 5x + y 2 -y-52 = x-5y +5. Перенесём все в левую часть и упростим её.

x 2 + 5x + y 2 -y-52-x + 5y-5 = 0;

x 2 + 4x + y 2 + 4у-57 = 0. Выделим из алгебраических сумм (x 2 + 4x) и (y 2 + 4y) полные квадраты двучленов.

x 2 + 4x + 4-4 + y 2 + 4у +4-4-57 = 0;

(x 2 + 4x + 4) + (y 2 + 4у +4) = 57 + 4 + 4;

(х + 2) 2 + (у + 2) 2 = 65. Это уравнение окружности с центром в точке О 1 (-2; -2) и радиусом

Рассматривать будем только те точки этой окружности, которые лежат ниже прямой х-5у +5 = 0, так как мы получили уравнение этой окружности при условии, что х-5у +5 ≥ 0, т.е. при у ≤ 0,2х+1. Заметим, что все точки этой окружности, лежащие ниже прямой х-5у +5 = 0, находятся вне окружности с центром в точке Q(-2,5; 0,5), поэтому удовлетворяют ОДЗ.

3) Теперь раскроем модульные скобки в уравнении (*), считая, что выражение под знаком модуля отрицательно, т.е. х-5у +5 < 0 или 5у > х + 5, отсюда у>0,2х+1. Тогда равенство (*) запишется в виде:

x 2 + 5x + y 2 -y-52 = -x + 5y +5. Перенесём все в левую часть и упростим её.

x 2 + 5x + y 2 -y-52 + x-5y + 5 = 0;

x 2 + 6x + y 2 -6у-47 = 0. Выделим из алгебраических сумм (x 2 + 6x) и (y 2 -6y) полные квадраты двучленов.

x 2 + 6x + 9-9 + y 2 -6у + 9-9-47 = 0;

(x 2 + 6x + 9) + (y 2 -6у +9) = 47 + 9 + 9;

(х + 3) 2 + (у-3) 2 = 65. Это уравнение окружности с центром в точке О 2 (-3; 3) и радиусом

Рассматривать будем только те точки этой окружности, которые лежат выше прямой х-5у +5 = 0, так как мы получили уравнение этой окружности при условии х-5у +5 < 0, т.е. при условии у > 0,2х+1. Заметим, что все точки этой окружности, лежащие выше прямой х-5у +5 = 0, находятся вне окружности с центром в точке Q(-2,5; 0,5), поэтому удовлетворяют ОДЗ.

4) Найдем точки пересечения окружностей с центрами в точках О 1 и О 2 . Это также точки пересечения любой из этих окружностей с прямой х-5у +5 = 0. Для определенности возьмем уравнение первой из окружностей и решим систему:

Из 2-го уравнения выразим х через у и подставим в 1-ое уравнение.

Упростим и решим 2-ое уравнение полученной системы.

(5у-3) 2 + (у + 2) 2 = 65;

25у 2 -30у + 9 + у 2 +4у + 4-65 = 0;

26у 2 -26у-52 = 0;

у 2 -у-2 = 0. По теореме Виета у 1 + у 2 =1, у 1 ∙ у 2 = -2. Отсюда у 1 = -1, у 2 = 2.

Тогда х 1 = 5 ∙ у 1 -5 = 5 ∙ (-1)-5 = -10; х 2 = 5 ∙ у 2 -5 = 5 ∙ 2-5 = 2.

Точки пересечения окружностей с центрами О 1 и О 2 лежат на прямой х-5у +5 = 0, и это точки Т(-10; -1) и А(5; 2).

5) Разберемся, что представляет собой прямая у-2 = а(х-5). Запишем это уравнение в виде у = а(х-5) + 2 и вспомним, как получается график функции y = f (x- m ) + n из графика функции y = f (x ). Он получается переносом графика функции y = f (x ) на m единичных отрезков вдоль оси Ох и на n единичных отрезков вдоль оси Оу. Следовательно, график функции у = а(х-5) + 2 можно получить из графика функции у = ах переносом на 5 единиц вправо и на 2 единицы вверх. Другими словами, прямая пройдет через точку А(5; 2) и должна иметь такой угловой коэффициент а , чтобы пересечь наши окружности с центрами в точках О 1 и О 2 ровно в двух точках. Это произойдет только в тех случаях, когда прямая, проходя через точку А, общую для обеих окружностей, далее будет пересекать только одну из них. Предельными положениями нашей прямой (с параметром а ) будут касательные к окружностям в точке А. Нам понадобятся не сами уравнения касательных, но их угловые коэффициенты. Как мы их получим?

6) Радиус О 1 А, проведенный в точку касания будет перпендикулярен касательной. Угловые коэффициенты k 1 и k 2 двух взаимно перпендикулярных прямых y = k 1 x + b 1 и y = k 2 x + b 2 подчиняются закону: k 1 ∙ k 2 = -1. Составим уравнения прямой О 1 А и прямой О 2 А, определим угловой коэффициент каждой прямой, а затем найдем угловые коэффициенты касательных, являющихся предельными положениями прямой у = а(х-5) + 2. Промежуток между найденными значениями параметра а и будет ответом задачи.

Используем формулу уравнения прямой, проходящей через две данные точки (х 1 ; у 1) и (х 2 ; у 2). Эта формула имеет вид:

Составим уравнение прямой, проходящей через точки О 1 (-2; -2) и А(5; 2). У нас х 1 = -2, у 1 = -2, х 2 = 5, у 2 = 2. Подставляем эти значения в формулу:

Итак, уравнение касательной в точке А к окружности с центром в точке О 1 имеет вид.

1. Задача.
При каких значениях параметра a уравнение (a - 1)x 2 + 2x + a - 1 = 0 имеет ровно один корень?

1. Решение.
При a = 1 уравнение имеет вид 2x = 0 и, очевидно, имеет единственный корень x = 0. Если a № 1, то данное уравнение является квадратным и имеет единственный корень при тех значениях параметра, при которых дискриминант квадратного трехчлена равен нулю. Приравнивая дискриминант к нулю, получаем уравнение относительно параметра a 4a 2 - 8a = 0, откуда a = 0 или a = 2.

1. Ответ: уравнение имеет единственный корень при a О {0; 1; 2}.

2. Задача.
Найти все значения параметра a , при которых имеет два различных корня уравнение x 2 +4ax +8a +3 = 0.
2. Решение.
Уравнение x 2 +4ax +8a +3 = 0 имеет два различных корня тогда и только тогда, когда D = 16a 2 -4(8a +3) > 0. Получаем (после сокращения на общий множитель 4) 4a 2 -8a -3 > 0, откуда

2. Ответ:

3. Задача.
Известно, что
f 2 (x ) = 6x -x 2 -6.
а) Постройте график функции f 1 (x ) при a = 1.
б) При каком значении a графики функций f 1 (x ) и f 2 (x ) имеют единственную общую точку?

3. Решение.
3.а. Преобразуем f 1 (x ) следующим образом
График этой функции при a = 1 изображен на рисунке справа.
3.б. Сразу отметим, что графики функций y = kx +b и y = ax 2 +bx +c (a № 0) пересекаются в единственной точке тогда и только тогда, когда квадратное уравнение kx +b = ax 2 +bx +c имеет единственный корень. Используя представление f 1 из 3.а , приравняем дискриминант уравнения a = 6x -x 2 -6 к нулю. Из уравнения 36-24-4a = 0 получаем a = 3. Проделав то же самое с уравнением 2x -a = 6x -x 2 -6 найдем a = 2. Нетрудно убедиться, что эти значения параметра удовлетворяют условиям задачи. Ответ: a = 2 или a = 3.

4. Задача.
Найти все значения a , при которых множество решений неравенства x 2 -2ax -3a і 0 содержит отрезок .

4. Решение.
Первая координата вершины параболы f (x ) = x 2 -2ax -3a равна x 0 = a . Из свойств квадратичной функции условие f (x ) і 0 на отрезке равносильно совокупности трех систем
имеет ровно два решения?

5. Решение.
Перепишем это уравнение в виде x 2 + (2a -2)x - 3a +7 = 0. Это квадратное уравнение, оно имеет ровно два решения, если его дискриминант строго больше нуля. Вычисляя дискриминант, получаем, что условием наличия ровно двух корней является выполнение неравенства a 2 +a -6 > 0. Решая неравенство, находим a < -3 или a > 2. Первое из неравенств, очевидно, решений в натуральных числах не имеет, а наименьшим натуральным решением второго является число 3.

5. Ответ: 3.

6. Задача (10 кл.)
Найти все значения a , при которых график функции или, после очевидных преобразований, a -2 = | 2-a | . Последнее уравнение равносильно неравенству a і 2.

6. Ответ: a О }