Найти все значения параметра a, при каждом из которых система уравнений
$$$\begin{cases} 2 ( a + 2y ) - y ^2 = ( x - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] ( xy + 4 ) \sin ( x + y ) + \cos ( y - x ) =1 \\[6pt] ( 2 - \frac{xyz ( a - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2xy}$ аргумента} ) \cdot ( a \cdot \text{tg} ^2 z + x + y ) =0 \end{cases}$$$
имеет единственное решение.
$$$\begin{cases} 2 ( a + 2y ) - y ^2 = ( x - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] ( xy + 4 ) \sin ( x + y ) + \cos ( y - x ) =1 \\[6pt] ( 2 - \frac{xyz ( a - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2xy}$ аргумента} ) \cdot ( a \cdot \text{tg} ^2 z + x + y ) =0 \end{cases}$$$
имеет единственное решение.
💡 Пошаговый разбор и решение:
Преобразуем первое уравнение и запишем систему в виде
$$$\begin{cases} 2a + 4= ( x - 2 ) ^2 + ( y - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] ( xy + 4 ) \sin ( x + y ) + \cos ( y - x ) =1 \\[6pt] ( 2 - \frac{xyz ( a - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2xy}$ аргумента} ) \cdot ( a \cdot \text{tg} ^2 z + x + y ) =0. \end{cases}$$$
Заметим, что если тройка чисел $( x_0; y_0; z_0 )$ является решением системы, то тройка чисел $( y_0; x_0; z_0 )$ тоже является решением системы. Значит, чтобы решение было единственным, должно выполняться равенство $x=y$ Тогда
$$$\begin{cases} 2a + 4=2 ( x - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] ( x ^2 + 4 ) \sin 2x=0 \\[6pt] ( 2 - \frac{x ^2 z ( a - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2x ^2}$ аргумента} ) \cdot ( a \cdot \text{tg} ^2 z + 2x ) =0 \end{cases}$$ . = сильно $$\begin{cases} 2a + 4=2 ( x - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] x= $\frac{\pi k}{2}$ \\[6pt] k принадлежит Z \\[6pt] ( 2 - \frac{x ^2 z ( a - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2x ^2}$ аргумента} ) \cdot ( a \cdot \text{tg} ^2 z + 2x ) =0 \end{cases}$$ . = сильно$ $$$\begin{cases} 2a + 4=2 ( x - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] ( x ^2 + 4 ) \sin 2x=0 \\[6pt] ( 2 - \frac{x ^2 z ( a - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2x ^2}$ аргумента} ) \cdot ( a \cdot \text{tg} ^2 z + 2x ) =0 \end{cases}$$ . = сильно$
$ = сильно $$\begin{cases} 2a + 4=2 ( x - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] x= $\frac{\pi k}{2}$ \\[6pt] k принадлежит Z \\[6pt] ( 2 - \frac{x ^2 z ( a - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2x ^2}$ аргумента} ) \cdot ( a \cdot \text{tg} ^2 z + 2x ) =0 \end{cases}$$ . = сильно$
$\underset1 - 2x ^2 больше 0\mathop = сильно $$\begin{cases} 2a + 4=2 ( x - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] x=0 \\[6pt] ( 2 - \frac{x ^2 z ( a - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2x ^2}$ аргумента} ) \cdot ( a \cdot \text{tg} ^2 z + 2x ) =0 \end{cases}$$ . = сильно $$\begin{cases} 2a - 4=z ^2 \\[6pt] x=0 \\[6pt] a \cdot \text{tg} ^2 z=0. \end{cases}$$$
Теперь заметим, что если тройка чисел $( 0; 0; z_0 )$ является решением системы, то тройка чисел $( 0; 0; - z_0 )$ тоже является решением системы. Значит, чтобы решение было единственным, должно выполняться равенство $z_0= - z_0=0$ Таким образом, единственным решением системы может быть только тройка чисел $( 0; 0;0 )$ Эта тройка чисел является решением системы при $a=2$
Проверим, есть ли при $a=2$ решения системы, отличные от $( 0; 0;0 ) :$
$$$\begin{cases} 2 \cdot 2 + 4= ( x - 2 ) ^2 + ( y - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] ( xy + 4 ) \sin ( x + y ) + \cos ( y - x ) =1 \\[6pt] ( 2 - \frac{xyz ( 2 - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2xy}$ аргумента} ) \cdot ( 2 \text{tg} ^2 z + x + y ) =0 \end{cases}$$ . \Rightarrow $$\begin{cases} ( x - 2 ) ^2 + ( y - 2 ) ^2 =8 - z ^2 \\[6pt] ( * ) y= - x - 2 \text{tg} ^2 z. ( ** ) \end{cases}$$$ $$$\begin{cases} 2 \cdot 2 + 4= ( x - 2 ) ^2 + ( y - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] ( xy + 4 ) \sin ( x + y ) + \cos ( y - x ) =1 \\[6pt] ( 2 - \frac{xyz ( 2 - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2xy}$ аргумента} ) \cdot ( 2 \text{tg} ^2 z + x + y ) =0 \end{cases}$$ . \Rightarrow$
$\Rightarrow $$\begin{cases} ( x - 2 ) ^2 + ( y - 2 ) ^2 =8 - z ^2 \\[6pt] ( * ) y= - x - 2 \text{tg} ^2 z. ( ** ) \end{cases}$$$
При $z=0$ графиком уравнения (⁎) в системе координат xOy является окружность с центром в точке $( 2; 2 )$ и радиусом $r=2 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$ а графиком уравнения (⁎⁎) — прямая $y= - x$ которая касается этой окружности в точке $( 0; 0 )$
При любых других допустимых значениях z расстояние от центра окружности до прямой больше $2 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$ а радиус окружности меньше $2 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$ и система не имеет решений. Значит, при $a=2$ система имеет единственное решение $( 0; 0;0 )$
Ответ: 2.
Примечание Дмитрия Сузана.
Отсутствие решений кроме (0, 0, 0) при $a = 2$ можно доказать иначе. Пусть имеется точка с координатами $( x, y, z )$ Если она лежит на сфере, ее координаты должны удовлетворять условию $( x - 2 ) ^2 + ( y - 2 ) ^2 + z ^2 =8$ то есть $x ^2 + y ^2 + z ^2 =2 ( x + y )$ Тогда $x + y больше или = 0$ однако из уравнения $2 \text{tg} ^2 z + x + y=0$ следует, что $x + y меньше или = 0$ Значит, $x + y=0$ и тогда из третьего уравнения следует, что $z=0$ Подставляя $y= - x$ и $z=0$ в первое уравнение, получим $( x - 2 ) ^2 + ( - x - 2 ) ^2 =8$ откуда $x=0$ Следовательно, $x=y=z=0$ то есть при $a=2$ других решений нет.
$$$\begin{cases} 2a + 4= ( x - 2 ) ^2 + ( y - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] ( xy + 4 ) \sin ( x + y ) + \cos ( y - x ) =1 \\[6pt] ( 2 - \frac{xyz ( a - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2xy}$ аргумента} ) \cdot ( a \cdot \text{tg} ^2 z + x + y ) =0. \end{cases}$$$
Заметим, что если тройка чисел $( x_0; y_0; z_0 )$ является решением системы, то тройка чисел $( y_0; x_0; z_0 )$ тоже является решением системы. Значит, чтобы решение было единственным, должно выполняться равенство $x=y$ Тогда
$$$\begin{cases} 2a + 4=2 ( x - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] ( x ^2 + 4 ) \sin 2x=0 \\[6pt] ( 2 - \frac{x ^2 z ( a - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2x ^2}$ аргумента} ) \cdot ( a \cdot \text{tg} ^2 z + 2x ) =0 \end{cases}$$ . = сильно $$\begin{cases} 2a + 4=2 ( x - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] x= $\frac{\pi k}{2}$ \\[6pt] k принадлежит Z \\[6pt] ( 2 - \frac{x ^2 z ( a - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2x ^2}$ аргумента} ) \cdot ( a \cdot \text{tg} ^2 z + 2x ) =0 \end{cases}$$ . = сильно$ $$$\begin{cases} 2a + 4=2 ( x - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] ( x ^2 + 4 ) \sin 2x=0 \\[6pt] ( 2 - \frac{x ^2 z ( a - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2x ^2}$ аргумента} ) \cdot ( a \cdot \text{tg} ^2 z + 2x ) =0 \end{cases}$$ . = сильно$
$ = сильно $$\begin{cases} 2a + 4=2 ( x - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] x= $\frac{\pi k}{2}$ \\[6pt] k принадлежит Z \\[6pt] ( 2 - \frac{x ^2 z ( a - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2x ^2}$ аргумента} ) \cdot ( a \cdot \text{tg} ^2 z + 2x ) =0 \end{cases}$$ . = сильно$
$\underset1 - 2x ^2 больше 0\mathop = сильно $$\begin{cases} 2a + 4=2 ( x - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] x=0 \\[6pt] ( 2 - \frac{x ^2 z ( a - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2x ^2}$ аргумента} ) \cdot ( a \cdot \text{tg} ^2 z + 2x ) =0 \end{cases}$$ . = сильно $$\begin{cases} 2a - 4=z ^2 \\[6pt] x=0 \\[6pt] a \cdot \text{tg} ^2 z=0. \end{cases}$$$
Теперь заметим, что если тройка чисел $( 0; 0; z_0 )$ является решением системы, то тройка чисел $( 0; 0; - z_0 )$ тоже является решением системы. Значит, чтобы решение было единственным, должно выполняться равенство $z_0= - z_0=0$ Таким образом, единственным решением системы может быть только тройка чисел $( 0; 0;0 )$ Эта тройка чисел является решением системы при $a=2$
Проверим, есть ли при $a=2$ решения системы, отличные от $( 0; 0;0 ) :$
$$$\begin{cases} 2 \cdot 2 + 4= ( x - 2 ) ^2 + ( y - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] ( xy + 4 ) \sin ( x + y ) + \cos ( y - x ) =1 \\[6pt] ( 2 - \frac{xyz ( 2 - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2xy}$ аргумента} ) \cdot ( 2 \text{tg} ^2 z + x + y ) =0 \end{cases}$$ . \Rightarrow $$\begin{cases} ( x - 2 ) ^2 + ( y - 2 ) ^2 =8 - z ^2 \\[6pt] ( * ) y= - x - 2 \text{tg} ^2 z. ( ** ) \end{cases}$$$ $$$\begin{cases} 2 \cdot 2 + 4= ( x - 2 ) ^2 + ( y - 2 ) ^2 + z ^2 \\[6pt] ( xy + 4 ) \sin ( x + y ) + \cos ( y - x ) =1 \\[6pt] ( 2 - \frac{xyz ( 2 - 2 )}{$\sqrt{аргумента: 1 - 2xy}$ аргумента} ) \cdot ( 2 \text{tg} ^2 z + x + y ) =0 \end{cases}$$ . \Rightarrow$
$\Rightarrow $$\begin{cases} ( x - 2 ) ^2 + ( y - 2 ) ^2 =8 - z ^2 \\[6pt] ( * ) y= - x - 2 \text{tg} ^2 z. ( ** ) \end{cases}$$$
При $z=0$ графиком уравнения (⁎) в системе координат xOy является окружность с центром в точке $( 2; 2 )$ и радиусом $r=2 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$ а графиком уравнения (⁎⁎) — прямая $y= - x$ которая касается этой окружности в точке $( 0; 0 )$
При любых других допустимых значениях z расстояние от центра окружности до прямой больше $2 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$ а радиус окружности меньше $2 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента$ и система не имеет решений. Значит, при $a=2$ система имеет единственное решение $( 0; 0;0 )$
Ответ: 2.
Примечание Дмитрия Сузана.
Отсутствие решений кроме (0, 0, 0) при $a = 2$ можно доказать иначе. Пусть имеется точка с координатами $( x, y, z )$ Если она лежит на сфере, ее координаты должны удовлетворять условию $( x - 2 ) ^2 + ( y - 2 ) ^2 + z ^2 =8$ то есть $x ^2 + y ^2 + z ^2 =2 ( x + y )$ Тогда $x + y больше или = 0$ однако из уравнения $2 \text{tg} ^2 z + x + y=0$ следует, что $x + y меньше или = 0$ Значит, $x + y=0$ и тогда из третьего уравнения следует, что $z=0$ Подставляя $y= - x$ и $z=0$ в первое уравнение, получим $( x - 2 ) ^2 + ( - x - 2 ) ^2 =8$ откуда $x=0$ Следовательно, $x=y=z=0$ то есть при $a=2$ других решений нет.
Правильный ответ:
2
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 70368 • Задание №17
Четырёхугольник ABCD вписан в окружность. Точка F лежит на его стороне AD, причём прямые BF и CD параллельны, ...
ID 69061 • Задание №15
Решите неравенство $дробь: числитель: 2021 в степени левая круглая скобка логарифм по основанию 3 левая кругла...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Обоснованно получен правильный ответ. | 4
С помощью верного рассуждения получен ответ, но в решении допущена вычислительная ошибка или оно недостаточно обосновано. | 3
С помощью верного рассуждения получен ответ, но в ходе решения допущена одна ошибка, отличная от вычислительной. | 2
Получены некоторые верные значения параметра, однако решение содержит более одной ошибки. | 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 получен ответ, но в решении допущена вычислительная ошибка или оно недостаточно обосновано. | 3
С помощью верного рассуждения получен ответ, но в ходе решения допущена одна ошибка, отличная от вычислительной. | 2
Получены некоторые верные значения параметра, однако решение содержит более одной ошибки. | 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 ...