Найдите все значения a, при каждом из которых система уравнений
$$$\begin{cases} y = \abs x - a - 4 \\[6pt] 4 \absy + x ^2 + 8x = 0 \end{cases}$$$
имеет ровно четыре различных решения.
$$$\begin{cases} y = \abs x - a - 4 \\[6pt] 4 \absy + x ^2 + 8x = 0 \end{cases}$$$
имеет ровно четыре различных решения.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] Требуется, чтобы уравнение $4\abs\absx - a - 4 = - x ^2 - 8x$ имело ровно 4 корня. Построим графики левой и правой части уравнения.
Функция $y= - x ^2 - 8x$ задает параболу с вершиной $( - 4; 16 )$ Мы будем рассматривать ту ее часть, которая выше оси, поскольку левая часть $4\abs\absx - a - 4$ неотрицательна.
Функция $y=\absx - a - 4$ задает прямой угол с вершиной в точке $( a; - 4 )$ поэтому $y = \abs\absx - a - 4$ — ломаная с четырьмя звеньями, получаемая отражением нижней части графика вверх. Вершинами полученной ломаной являются точки $( a; 4 )$ $( a + 4; 0 )$ и $( a - 4; 0 )$ Угловые коэффициенты всех звеньев равны ±1, а после умножения на 4 равны ±4. Рассмотрим три случая расположения ломаной прямой.
Случай 1. Оба графика имеют вертикальные оси симметрии, поэтому можно рассматривать только случай $a больше или = - 4$ а затем добавить в ответ все значения, симметричные полученным относительно точки −4.
Случай 2. При $a= - 4$ на параболе лежат все вершины ломаной, поэтому решений 3.
Случай 3. Будем называть звенья ломаной по порядку от первого до четвертого. Если взять a больше −4, то первая вершина ломаной попадет внутрь параболы, первое и второе звенья будут иметь по одному пересечению, третье — два, а четвертое ни одного. Итого будет 4 решения и это будет продолжаться при увеличении a до тех пор, пока третье звено не станет касаться параболы. В этот момент их станет 3, а при дальнейшем продвижении — два, третье звено ломаной больше не будет пересекать параболу. Следующее изменение произойдет, когда первая вершина ломаной попадет на параболу. При этом вторая вершина совпадет с вершиной параболы и точек будет две, при дальнейшем движении их будет не более двух. На рисунке оранжевым цветом окрашена парабола, синим — ломаная при $a = - 4$ зеленым — ломаные, имеющие 4 общих точки с параболой, красным — ломаные, одна из ветвей которых касается параболы.
Осталось определить a, при котором третье звено ломаной, то есть отрезок прямой
$y=4\abs\absx - a - 4=4\absx - a - 4=4 ( - x + a + 4 )$
касается параболы. При этом уравнение
$ - x ^2 - 8x=4 ( - x + a + 4 ) = сильно x ^2 + 4x + 4 ( a + 4 ) =0$
имеет нулевой дискриминант. Имеем: $D=16 - 16 ( a + 4 ) =0$ откуда $a= - 3$ При таком значении а точка касания имеет абсциссу $x = - 2$ что соответствует рисунку.
Итак, ёподходят $a принадлежит ( - 4; - 3 )$ а также симметричные им $a принадлежит ( - 5; - 4 )$ Окончательно, $a принадлежит ( - 5; - 4 ) \cup ( - 4; - 3 )$
Ответ: $a принадлежит ( - 5; - 4 ) \cup ( - 4; - 3 )$
Функция $y= - x ^2 - 8x$ задает параболу с вершиной $( - 4; 16 )$ Мы будем рассматривать ту ее часть, которая выше оси, поскольку левая часть $4\abs\absx - a - 4$ неотрицательна.
Функция $y=\absx - a - 4$ задает прямой угол с вершиной в точке $( a; - 4 )$ поэтому $y = \abs\absx - a - 4$ — ломаная с четырьмя звеньями, получаемая отражением нижней части графика вверх. Вершинами полученной ломаной являются точки $( a; 4 )$ $( a + 4; 0 )$ и $( a - 4; 0 )$ Угловые коэффициенты всех звеньев равны ±1, а после умножения на 4 равны ±4. Рассмотрим три случая расположения ломаной прямой.
Случай 1. Оба графика имеют вертикальные оси симметрии, поэтому можно рассматривать только случай $a больше или = - 4$ а затем добавить в ответ все значения, симметричные полученным относительно точки −4.
Случай 2. При $a= - 4$ на параболе лежат все вершины ломаной, поэтому решений 3.
Случай 3. Будем называть звенья ломаной по порядку от первого до четвертого. Если взять a больше −4, то первая вершина ломаной попадет внутрь параболы, первое и второе звенья будут иметь по одному пересечению, третье — два, а четвертое ни одного. Итого будет 4 решения и это будет продолжаться при увеличении a до тех пор, пока третье звено не станет касаться параболы. В этот момент их станет 3, а при дальнейшем продвижении — два, третье звено ломаной больше не будет пересекать параболу. Следующее изменение произойдет, когда первая вершина ломаной попадет на параболу. При этом вторая вершина совпадет с вершиной параболы и точек будет две, при дальнейшем движении их будет не более двух. На рисунке оранжевым цветом окрашена парабола, синим — ломаная при $a = - 4$ зеленым — ломаные, имеющие 4 общих точки с параболой, красным — ломаные, одна из ветвей которых касается параболы.
Осталось определить a, при котором третье звено ломаной, то есть отрезок прямой
$y=4\abs\absx - a - 4=4\absx - a - 4=4 ( - x + a + 4 )$
касается параболы. При этом уравнение
$ - x ^2 - 8x=4 ( - x + a + 4 ) = сильно x ^2 + 4x + 4 ( a + 4 ) =0$
имеет нулевой дискриминант. Имеем: $D=16 - 16 ( a + 4 ) =0$ откуда $a= - 3$ При таком значении а точка касания имеет абсциссу $x = - 2$ что соответствует рисунку.
Итак, ёподходят $a принадлежит ( - 4; - 3 )$ а также симметричные им $a принадлежит ( - 5; - 4 )$ Окончательно, $a принадлежит ( - 5; - 4 ) \cup ( - 4; - 3 )$
Ответ: $a принадлежит ( - 5; - 4 ) \cup ( - 4; - 3 )$
Правильный ответ:
$a принадлежит левая круглая скобка минус 5; минус 4 правая круглая скобка \cup левая круглая скобка минус 4; минус 3 правая круглая скобка$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 71539 • Задание №19
Дана правильная несократимая дробь $дробь: числитель: a, знаменатель: b конец дроби$ За один ход можно увеличи...
ID 66314 • Задание №9
После дождя уровень воды в колодце может повыситься. Мальчик измеряет время t падения небольших камешков в кол...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Обоснованно получен верный ответ | 4
С помощью верного рассуждения получены верные значения параметра, но допущен недочет | 3
С помощью верного рассуждения получен неверный ответ из-за вычислительной ошибки, при этом верно выполнены все шаги решения,
ИЛИ
в решении верно найдены все граничные точки множества значений параметра, но неверно определены промежутки значений
| 2
В случае аналитического решения: задача верно сведена к набору решенных уравнений и неравенств с учетом требуемых ограничений,
ИЛИ
в случае графического решения: задача верно сведена к исследованию взаимного расположения линий (изображены необходимые фигуры, учтены ограничения, указана связь исходной задачи с построенными фигурами) | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше | 0
Максимальный балл | 4
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Обоснованно получен верный ответ | 4
С помощью верного рассуждения получены верные значения параметра, но допущен недочет | 3
С помощью верного рассуждения получен неверный ответ из-за вычислительной ошибки, при этом верно выполнены все шаги решения,
ИЛИ
в решении верно найдены все граничные точки множества значений параметра, но неверно определены промежутки значений
| 2
В случае аналитического решения: задача верно сведена к набору решенных уравнений и неравенств с учетом требуемых ограничений,
ИЛИ
в случае графического решения: задача верно сведена к исследованию взаимного расположения линий (изображены необходимые фигуры, учтены ограничения, указана связь исходной задачи с построенными фигурами) | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше | 0
Максимальный балл | 4
🔗 Другие задания линии №18 по предмету Математика. Профильный уровень:
ID 70718
Найдите все значения k, при каждом из которых уравнение
$дробь: числитель: 6k минус левая круг...
ID 70719
Найдите все значения a, для каждого из которых уравнение $логарифм по основанию левая круглая с...
ID 70720
Найдите все значения a, при которых уравнение
$левая круглая скобка логарифм по основанию 8 ле...
ID 70721
Найдите наименьшее натуральное значение a, при котором расстояние между наибольшим и наименьшим...
ID 70722
Найдите все значения a, при которых уравнение
$левая круглая скобка x в квадрате плюс 2x плюс ...