Тема . САММАТ (Самарская математическая олимпиада)
Параметры на САММАТе
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела саммат (самарская математическая олимпиада)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#70385

Найти все значения параметра a,  при которых уравнение

--a2+x2-− 4x−-6a−-23--
√a2+-ax− 2x2−-2a−-x+1-= 0

имеет единственное решение.

Источники: САММАТ-2023, 11.9 (см. sammat.samgtu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Перед нами обычное уравнение f(x)/g(x) = 0, давайте вспомним, какой равносильный переход позволит нам работать отдельно с числителем и знаменателем. Какое условие поможет нам избавиться от корня?

Подсказка 2

Мы получили какие-то страшные выражения, содержащие x^2 или a^2. В них часто спрятана формула окружности или произведение скобок с выражениями, с которыми удобно работать. Попробуйте понять, что спрятано в наших выражениях. Чтобы увидеть формулу окружности, стоит повыделять полные квадраты, а если вы считаете, что выражение получено перемножение некоторых скобок, то попробуйте решить квадратное уравнение относительно x или a.

Подсказка 3

Ура, теперь когда мы упростили исходную задачу, пора выбрать сторону: алгебра или геометрия? Давайте подумаем, сможем ли мы свести каждое наше выражение к некоторым геометрическим объектам, а сможем ли мы легко найти корни уравнения и подставить их в неравенство?

Подсказка 4

Перед нами же уравнение окружности (a-3)^2+(x-2)^2=36 и некоторые области, ограниченные прямыми (a-x-1=0 и a+2x-1=0), так давайте же попробуем нарисовать их в xOa.

Подсказка 5

Когда мы нарисовали нашу картинку, дать ответ уже совсем просто, ведь для каждой пары (x, a) мы можем точно сказать, подходит она нам или нет. Если мы зафиксируем какое-либо a_0, то есть будем жить в горизонтальной прямой a=a_0, то любое пересечение с нашим графиком даст нам решение (x, a_0). Остаётся понять, когда наша горизонтальная прямая имеет ровно 1 пересечение. Не забывайте думать про те области, в которых ваш график не нарисован, часто бывает, что мы не видим пересечения, просто потому что оно где-то далеко и мы его не нарисовали.

Показать ответ и решение

Область допустимых значений уравнения определяется неравенством

 2       2
a + ax− 2x − 2a− x+ 1> 0

Выражение слева представляет собой квадратный трёхчлен относительно a.  Найдем его корни, получим

a2+ a(x − 2)− 2x2− x+ 1= 0⇒

D = (x− 2)2− 4⋅(− 2x2− x+ 1)= x2− 4x+ 4+ 8x2+4x− 4= 9x2 ⇒

a1 = 2−-x+3x-= x+1, a2 = 2− x-− 3x-=− 2x +1 ⇒
       2                   2

a2+ a(x− 2)− 2x2− x +1= (a− x− 1)(a+2x − 1)

Поэтому неравенство равносильно неравенству

(a− x− 1)(a+ 2x− 1)> 0,

или совокупности систем неравенств

{                    {
  a − x− 1> 0   или    a− x− 1< 0
  a +2x− 1> 0          a+ 2x− 1< 0

Первая система неравенств определяет область декартовой плоскости Oxa  — внутреннюю часть угла, расположенного выше прямых, а вторая — ниже прямых, определяемых уравнениями a− x − 1 =0  и a+ 2x− 1= 0.

PIC

Уравнение

a2+ x2 = 23 +4x+ 6a,⇒ a2− 6a+ x2− 4x− 23= 0⇒

a2− 6a+9 +x2− 4x+ 4− 36= 0,⇒ (a − 3)2+(x− 2)2 =36

определяет окружность с радиусом R = 6  и центром в точке с координатами x= 2,  a= 3.

Найдем точки пересечения этой окружности с найденными прямыми.

1.

{      2      2        {       2       {      2
  (a − 3) + (x− 2) =36 ⇒   2(x− 2) =36  ⇒   (x − 2) = 18 ⇒
  a− x− 1= 0             a= x+ 1         a= x+ 1

{         √-
  x− 2= ±3 2 ⇒ x  =2− 3√2,a = 3− 3√2
  a= x+ 1       1          1 , или x = 2+3√2,a = 3+ 3√2
 2         2

2.

{ (a − 3)2+ (x− 2)2 =36   { (− 2x − 2)2+ (x− 2)2 =36
  a+ 2x − 1 =0       ⇒    a= −2x+ 1           ⇒

{                           {
  4x2+8x+ 4+ x2− 4x +4= 36 ⇒   5x2+ 4x− 28=0   ⇒ x3 =− 14= −24 ,
  a= −2x+ 1                    a= −2x+1               5     5  a3 = 33= 63
    5    5  или x4 = 2,a4 = −3

Уравнение будет иметь единственное решение, если горизонтальная прямая с уравнением y = a  пересекает объединение двух дуг окружности, лежащих в двух указанных выше угловых областях только в одной точке (смотри рисунок). Таким образом, искомое множество значений параметра a  есть объединение (− 3;3− 3√2)∪ (63;3+ 3√2]∪ {9}
  5

Ответ:

(− 3;3− 3√2)∪ (63;3+ 3√2-]∪{9}
              5

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!