Найти все значения a, при каждом из которых система уравнений
$$$\begin{cases} x ^2 + y ^2 - 4 ( a + 1 ) x - 2ay + 5a ^2 + 8a + 3=0 \\[6pt] y ^2 =x ^2 \end{cases}$$$
имеет ровно четыре различных решения.
$$$\begin{cases} x ^2 + y ^2 - 4 ( a + 1 ) x - 2ay + 5a ^2 + 8a + 3=0 \\[6pt] y ^2 =x ^2 \end{cases}$$$
имеет ровно четыре различных решения.
💡 Пошаговый разбор и решение:
Первое уравнение системы = сильно уравнению $( x - 2 ( a + 1 ) ) ^2 + ( y - a ) ^2 =1$ Это уравнение задает окружность ω радиусом 1 с центром в точке $( 2a + 2; a )$ Второе уравнение системы задает пару прямых $y=x$ и $y= - x$ пересекающихся в точке $( 0; 0 )$
Прямая и окружность имеют не более двух общих точек. Значит, исходная система уравнений имеет ровно четыре различных решения тогда и только тогда, когда окружность ω пересекается с каждой из прямых $y=x$ и $y= - x$ в двух точках и не проходит через точку их пересечения $( 0; 0 )$
Число точек пересечения окружности с прямой $y=x$ = числу корней квадратного уравнения
$2x ^2 - 2 ( 3a + 2 ) x + 5a ^2 + 8a + 3=0$
Это уравнение имеет ровно два корня при положительном дискриминанте:
$4 ( 3a + 2 ) ^2 - 8 ( 5a ^2 + 8a + 3 ) больше 0 = сильно a ^2 + 4a + 2 меньше 0 = сильно - 2 - $\sqrt{2}$ меньше a меньше - 2 + \sqrt{2}$ $4 ( 3a + 2 ) ^2 - 8 ( 5a ^2 + 8a + 3 ) больше 0 = сильно$
$ = сильно a ^2 + 4a + 2 меньше 0 = сильно - 2 - $\sqrt{2}$ меньше a меньше - 2 + \sqrt{2}$
Число точек пересечения окружности с прямой $y= - x$ = числу корней квадратного уравнения
$2x ^2 - 2 ( a + 2 ) x + 5a ^2 + 8a + 3=0$
Это уравнение имеет ровно два корня при положительном дискриминанте:
$4 ( a + 2 ) ^2 - 8 ( 5a ^2 + 8a + 3 ) больше 0 = сильно 9a ^2 + 12a + 2 меньше 0 = сильно \frac{ - 2 - $\sqrt{2}$}{3} меньше a меньше \frac{ - 2 + $\sqrt{2}$}{3}$ $4 ( a + 2 ) ^2 - 8 ( 5a ^2 + 8a + 3 ) больше 0 = сильно$
$ = сильно 9a ^2 + 12a + 2 меньше 0 = сильно \frac{ - 2 - $\sqrt{2}$}{3} меньше a меньше \frac{ - 2 + $\sqrt{2}$}{3}$
Окружность проходит через точку $( 0; 0 )$ при $5a ^2 + 8a + 3=0$ то есть при $a= - 1$ и $a= - 0,6$
Таким образом, исходная система уравнений имеет ровно 4 решения при
$\frac{ - 2 - $\sqrt{2}$}{3} меньше a меньше - 1, - 1 меньше a меньше - 0,6, - 0,6 меньше a меньше - 2 + \sqrt{2}$
Ответы: $\frac{ - 2 - $\sqrt{2}$}{3} меньше a меньше - 1, - 1 меньше a меньше - 0,6, - 0,6 меньше a меньше - 2 + \sqrt{2}$
Прямая и окружность имеют не более двух общих точек. Значит, исходная система уравнений имеет ровно четыре различных решения тогда и только тогда, когда окружность ω пересекается с каждой из прямых $y=x$ и $y= - x$ в двух точках и не проходит через точку их пересечения $( 0; 0 )$
Число точек пересечения окружности с прямой $y=x$ = числу корней квадратного уравнения
$2x ^2 - 2 ( 3a + 2 ) x + 5a ^2 + 8a + 3=0$
Это уравнение имеет ровно два корня при положительном дискриминанте:
$4 ( 3a + 2 ) ^2 - 8 ( 5a ^2 + 8a + 3 ) больше 0 = сильно a ^2 + 4a + 2 меньше 0 = сильно - 2 - $\sqrt{2}$ меньше a меньше - 2 + \sqrt{2}$ $4 ( 3a + 2 ) ^2 - 8 ( 5a ^2 + 8a + 3 ) больше 0 = сильно$
$ = сильно a ^2 + 4a + 2 меньше 0 = сильно - 2 - $\sqrt{2}$ меньше a меньше - 2 + \sqrt{2}$
Число точек пересечения окружности с прямой $y= - x$ = числу корней квадратного уравнения
$2x ^2 - 2 ( a + 2 ) x + 5a ^2 + 8a + 3=0$
Это уравнение имеет ровно два корня при положительном дискриминанте:
$4 ( a + 2 ) ^2 - 8 ( 5a ^2 + 8a + 3 ) больше 0 = сильно 9a ^2 + 12a + 2 меньше 0 = сильно \frac{ - 2 - $\sqrt{2}$}{3} меньше a меньше \frac{ - 2 + $\sqrt{2}$}{3}$ $4 ( a + 2 ) ^2 - 8 ( 5a ^2 + 8a + 3 ) больше 0 = сильно$
$ = сильно 9a ^2 + 12a + 2 меньше 0 = сильно \frac{ - 2 - $\sqrt{2}$}{3} меньше a меньше \frac{ - 2 + $\sqrt{2}$}{3}$
Окружность проходит через точку $( 0; 0 )$ при $5a ^2 + 8a + 3=0$ то есть при $a= - 1$ и $a= - 0,6$
Таким образом, исходная система уравнений имеет ровно 4 решения при
$\frac{ - 2 - $\sqrt{2}$}{3} меньше a меньше - 1, - 1 меньше a меньше - 0,6, - 0,6 меньше a меньше - 2 + \sqrt{2}$
Ответы: $\frac{ - 2 - $\sqrt{2}$}{3} меньше a меньше - 1, - 1 меньше a меньше - 0,6, - 0,6 меньше a меньше - 2 + \sqrt{2}$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 71751 • Задание №19
На доске написали несколько не обязательно различных двузначных натуральных чисел без нулей в десятичной запис...
ID 69794 • Задание №16
Города А и В расположены на берегу реки, причем город В лежит ниже по течению. В 6 часов утра из А в В отправи...
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 включением/исключением точек $a= дробь: числитель: минус 2 минус корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби$ и/или $a= минус 2 плюс корень из 2$ | 3
С помощью верного рассуждения получен промежуток $левая круглая скобка дробь: числитель: минус 2 минус корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби ; минус 2 плюс корень из 2 правая круглая скобка$ или возможно, с включением граничных точек и/или одной из точек a = −1 или a = −0,6.
ИЛИ
Верно пройдены все этапы решения, но неверно найдены граничные точки множества значений a из-за вычислительной ошибки
| 2
Верно рассмотрен хотя бы один из случаев решения и получен один из промежутков $левая круглая скобка 2 минус корень из 2 ;2 плюс корень из 2 правая круглая скобка , левая круглая скобка дробь: числитель: минус 2 минус корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби ; дробь: числитель: минус 2 плюс корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби правая круглая скобка$
ИЛИ
Задача верно сведена к исследованию взаимного расположения окружности и прямых (аналитически или графически).
| 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 включением/исключением точек $a= дробь: числитель: минус 2 минус корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби$ и/или $a= минус 2 плюс корень из 2$ | 3
С помощью верного рассуждения получен промежуток $левая круглая скобка дробь: числитель: минус 2 минус корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби ; минус 2 плюс корень из 2 правая круглая скобка$ или возможно, с включением граничных точек и/или одной из точек a = −1 или a = −0,6.
ИЛИ
Верно пройдены все этапы решения, но неверно найдены граничные точки множества значений a из-за вычислительной ошибки
| 2
Верно рассмотрен хотя бы один из случаев решения и получен один из промежутков $левая круглая скобка 2 минус корень из 2 ;2 плюс корень из 2 правая круглая скобка , левая круглая скобка дробь: числитель: минус 2 минус корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби ; дробь: числитель: минус 2 плюс корень из: начало аргумента: 2 конец аргумента , знаменатель: 3 конец дроби правая круглая скобка$
ИЛИ
Задача верно сведена к исследованию взаимного расположения окружности и прямых (аналитически или графически).
| 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 ...