Найдите все значения параметра a, при каждом из которых система уравнений
$$$\begin{cases} x ^2 + y ^2 = a ^2 \\[6pt] xy = a ^2 - 3a \end{cases}$$$
имеет ровно два различных решения?
$$$\begin{cases} x ^2 + y ^2 = a ^2 \\[6pt] xy = a ^2 - 3a \end{cases}$$$
имеет ровно два различных решения?
💡 Пошаговый разбор и решение:
Заметим, что вместе с каждым решением $( x;y )$ система имеет также решения $( y;x ) ; ( - x; - y ) ; ( - y; - x )$ Поскольку решений должно быть два, полученные пары должны совпадать.
1. Если $( x;y ) = ( y;x )$ то $x=y$ Тогда $2x ^2 =a ^2 ,x ^2 =a ^2 - 3a$ откуда
$2a ^2 - 6a=a ^2 = сильно a ^2 - 6a=0 = сильно \left[ \begin{array}{l} a=0,a=6. \end{array} \right.$
Проверка показывает, что при $a=6$ система $x ^2 + y ^2 =36,xy=18$ имеет два решения. При $a=0$ получаем $x ^2 + y ^2 =0,xy=0$ Эта система имеет только одно решение.
2. Если $( x;y ) = ( - x; - y )$ то $x=y=0$ Тогда $a=0$ этот случай исследован выше.
3. Если $( x;y ) = ( - y; - x )$ то $x= - y:$ Тогда: $2x ^2 =a ^2 , - x ^2 =a ^2 - 3a$ откуда
$3a ^2 - 6a=0 = сильно \left[ \begin{array}{l} a=0,a=2. \end{array} \right.$
Проверка показывает, что при $a=2$ система $x ^2 + y ^2 =4,xy= - 2$ имеет два решения.
4. Если $( y;x ) = ( - x; - y )$ то $x= - y$ — см. случай 3.
5. Если $( y;x ) = ( - y; - x )$ то $x=y=0$ — см. случай 2.
6. Если $( - x; - y ) = ( - y; - x )$ то $x=y$ — см. случай 1.
Приведем другое решение.
При a = 0 первое уравнение описывает точку (0; 0), а второе оси координат $x=0,y=0$ и, значит, система имеет единственное решение.
Дальше будем считать, что $a\not=0$ В этом случае, первое уравнение описывает окружность с центром в (0; 0) и радиусом |a|. При a = 3 второе уравнение снова описывает оси координат $x=0,y=0$ и, значит, система имеет четыре решения. При $a\not=3$ второе уравнение может быть преобразовано в уравнение $y= \frac{a ^2 - 3a}{x}$ поскольку в этом случае ни x, ни y в ноль не обращаются. Это уравнение гиперболы.
Заметим, теперь, что обе кривые описываемые уравнениями системы симметричны относительно начала координат, значит, два решения система будет иметь только в случае касания окружности и гиперболы. Рассмотрим уравнение, описывающее точки их пересечения
$x ^2 + ( $\frac{a ^2 - 3a}{x}$ ) ^2 =a ^2 = сильно x в степени 4 - a ^2 x ^2 + a ^2 ( a - 3 ) ^2 =0$
Сделаем замену $t=x ^2$ тогда, в случае касания, уравнение $t ^2 - a ^2 t + a ^2 ( a - 3 ) ^2 =0$ должно иметь единственный положительный корень. Заметим, что если оно имеет корни, то это либо два корня одного знака, либо один корень. Значит, нас интересует случай, когда его дискриминант равен нулю и единственный корень при этом положительный.
$D=a в степени 4 - 4a ^2 ( a - 3 ) ^2 = - 3a в степени 4 + 24a ^3 - 36a ^2 =0 = сильно a ^2 ( a ^2 - 8a + 12 ) =0 = сильно \left[ \begin{array}{l} a=0,a=2,a=6. \end{array} \right.$ $D=a в степени 4 - 4a ^2 ( a - 3 ) ^2 = - 3a в степени 4 + 24a ^3 - 36a ^2 =0 = сильно$
$ = сильно a ^2 ( a ^2 - 8a + 12 ) =0 = сильно \left[ \begin{array}{l} a=0,a=2,a=6. \end{array} \right.$
Проверка показывает, что при a = 2 и a = 6 уравнение имеет положительный корень, a = 0 не подходит.
Ответ: $a=2,a=6$
1. Если $( x;y ) = ( y;x )$ то $x=y$ Тогда $2x ^2 =a ^2 ,x ^2 =a ^2 - 3a$ откуда
$2a ^2 - 6a=a ^2 = сильно a ^2 - 6a=0 = сильно \left[ \begin{array}{l} a=0,a=6. \end{array} \right.$
Проверка показывает, что при $a=6$ система $x ^2 + y ^2 =36,xy=18$ имеет два решения. При $a=0$ получаем $x ^2 + y ^2 =0,xy=0$ Эта система имеет только одно решение.
2. Если $( x;y ) = ( - x; - y )$ то $x=y=0$ Тогда $a=0$ этот случай исследован выше.
3. Если $( x;y ) = ( - y; - x )$ то $x= - y:$ Тогда: $2x ^2 =a ^2 , - x ^2 =a ^2 - 3a$ откуда
$3a ^2 - 6a=0 = сильно \left[ \begin{array}{l} a=0,a=2. \end{array} \right.$
Проверка показывает, что при $a=2$ система $x ^2 + y ^2 =4,xy= - 2$ имеет два решения.
4. Если $( y;x ) = ( - x; - y )$ то $x= - y$ — см. случай 3.
5. Если $( y;x ) = ( - y; - x )$ то $x=y=0$ — см. случай 2.
6. Если $( - x; - y ) = ( - y; - x )$ то $x=y$ — см. случай 1.
Приведем другое решение.
При a = 0 первое уравнение описывает точку (0; 0), а второе оси координат $x=0,y=0$ и, значит, система имеет единственное решение.
Дальше будем считать, что $a\not=0$ В этом случае, первое уравнение описывает окружность с центром в (0; 0) и радиусом |a|. При a = 3 второе уравнение снова описывает оси координат $x=0,y=0$ и, значит, система имеет четыре решения. При $a\not=3$ второе уравнение может быть преобразовано в уравнение $y= \frac{a ^2 - 3a}{x}$ поскольку в этом случае ни x, ни y в ноль не обращаются. Это уравнение гиперболы.
Заметим, теперь, что обе кривые описываемые уравнениями системы симметричны относительно начала координат, значит, два решения система будет иметь только в случае касания окружности и гиперболы. Рассмотрим уравнение, описывающее точки их пересечения
$x ^2 + ( $\frac{a ^2 - 3a}{x}$ ) ^2 =a ^2 = сильно x в степени 4 - a ^2 x ^2 + a ^2 ( a - 3 ) ^2 =0$
Сделаем замену $t=x ^2$ тогда, в случае касания, уравнение $t ^2 - a ^2 t + a ^2 ( a - 3 ) ^2 =0$ должно иметь единственный положительный корень. Заметим, что если оно имеет корни, то это либо два корня одного знака, либо один корень. Значит, нас интересует случай, когда его дискриминант равен нулю и единственный корень при этом положительный.
$D=a в степени 4 - 4a ^2 ( a - 3 ) ^2 = - 3a в степени 4 + 24a ^3 - 36a ^2 =0 = сильно a ^2 ( a ^2 - 8a + 12 ) =0 = сильно \left[ \begin{array}{l} a=0,a=2,a=6. \end{array} \right.$ $D=a в степени 4 - 4a ^2 ( a - 3 ) ^2 = - 3a в степени 4 + 24a ^3 - 36a ^2 =0 = сильно$
$ = сильно a ^2 ( a ^2 - 8a + 12 ) =0 = сильно \left[ \begin{array}{l} a=0,a=2,a=6. \end{array} \right.$
Проверка показывает, что при a = 2 и a = 6 уравнение имеет положительный корень, a = 0 не подходит.
Ответ: $a=2,a=6$
Правильный ответ:
$a=2,a=6$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 71146 • Задание №18
Найти все значения a, при каждом из которых система уравнений
$система выражений x в квадрате плюс y в квадра...
ID 71188 • Задание №18
Найдите все значения параметра a, при каждом из которых система $система выражений новая строка левая круглая ...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Обоснованно получен правильный ответ. | 4
С помощью верного рассуждения получено множество значений a, отличающееся от искомого конечным числом точек. | 3
С помощью верного рассуждения получены все граничные точки искомого множества значений a. | 2
Верно найдена хотя бы одна граничная точка искомого множества значений a. | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше. | 0
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Обоснованно получен правильный ответ. | 4
С помощью верного рассуждения получено множество значений a, отличающееся от искомого конечным числом точек. | 3
С помощью верного рассуждения получены все граничные точки искомого множества значений a. | 2
Верно найдена хотя бы одна граничная точка искомого множества значений a. | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше. | 0
🔗 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 ...