Тема 18. Задачи с параметром
18.08 Алгебра. Исследование замены
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела задачи с параметром
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#37048

Найдите все a,  при которых уравнение

        2     2               2
(a− 1)cosx − (a + a− 2)cosx+ 2a − 4a+ 2= 0

имеет более одного решения на отрезке [  4π]
 0;3  .

Показать ответ и решение

Сделаем замену t= cosx,  |t|≤ 1.

Тогда уравнение примет вид

 (a− 1)t2− (a2+ a− 2)t+ 2a2− 4a+ 2= 0

(a− 1)t2− (a − 1)(a+ 2)t+ 2(a− 1)2 = 0 (∗)

Пусть t0  — решение этого уравнения. Тогда после обратной замены получим уравнение t0 = cosx.

Заметим, что   4π
cos 3 = −0,5.  Следовательно, если − 1< t0 ≤ −0,5,  то уравнение имеет 2 решения на указанном в условии отрезке. Если t0 =− 1  или − 0,5< t0 ≤ 1  — то одно решение на указанном в условии отрезке. При остальных t0  решений не будет.

Уравнение (∗)  при a= 1  линейное, при остальных a  — квадратное. Рассмотрим эти два варианта по отдельности.

1) a= 1.  Тогда уравнение примет вид 0 = 0.  Решениями такого уравнения являются все t∈ℝ.  То есть мы получаем бесконечно много значений для t,  следовательно, бесконечно много значений для x.  Такое значение параметра нам подходит.

2) a⁄= 1.  Заметим, что уравнение можно переписать в виде

      2
(a − 1)t − (a − 1)(a+ 2)t+ (a− 1)(2a− 2)= 0

Так как a⁄= 1,  то можно разделить обе части равенства на a− 1:

2
t − (a+ 2)t+ 2a − 2= 0 (∗∗)

Дискриминант этого уравнения D = (a− 2)2 +8 > 0  для любого a.  Следовательно, уравнение (∗∗)  имеет два различных корня t1  и t2.

Вспомним еще раз, что для отрезка [   ]
 0; 4π3 :

каждому t∈ (− 1;− 0,5]  соответствует два значения x;

каждому t∈ (− 0,5;1]∪ {−1} соответствует одно значение x;

каждому t ∕∈ [−1;1]  не соответствует ни одно значение x.

Чтобы исходное уравнение имело два и больше решений на отрезке [ 4π]
0; 3 ,  необходимо выполнение одного из случаев:

∙ − 1< t1 ≤ −0,5,  а t2  — любое число;

∙ − 0,5< t1 ≤ 1  или t1 = −1,  − 0,5< t2 ≤ 1  или t2 = −1.

Рассмотрим функцию

y = t2− (a+ 2)t+ 2a− 2

Ее график — парабола, ветви которой направлены вверх и которая пересекает ось абсцисс в двух точках.

Случай 1.

− 1< t1 ≤ −0,5,  а t2  — любое число.

Тогда подходящие нам картинки выглядят так:

−−10,5  −−10,5

Рис. 1

Рис. 1: когда t
 1  — это левая точка пересечения параболы с осью абсцисс. Тогда число -1 должно находиться левее левого корня, а -0,5 — либо находиться между корнями, возможно совпадая с ними, либо находиться правее правого корня.

−−10,5  −−10,5

Рис. 2

Рис. 2: когда t1  — это правая точка пересечения параболы с осью абсцисс. Тогда -1 должно находиться либо левее левого корня, либо между корнями, возможно, совпадая с ними, а -0,5 — совпадать с правым корнем или быть правее него.

Опишем в виде равенств/неравенств эти рисунки.

Рис. 1:

⌊(
 |{ y(− 1) >0
||
|||( y(− 0,5)≤ 0
|||(|
|||||{ y(− 1) >0
||  y(− 0,5)> 0
|⌈||||
 ( −1< tв < −0,5

Рис.2:

⌊(
 |{ y(− 1) <0
||||
||( y(− 0,5)≥ 0
||(|| y(− 1) ≥0
||||{
|||| y(− 0,5)≥ 0
⌈|||(
   −1< tв < −0,5

Получаем для обоих рисунков:

⌊(
 |{ y(− 1)> 0
||||
||( y(− 0,5)≤ 0
||(|| y(− 1)> 0
||||{                     ⌊ y(−0,5)
|||| y(− 0,5)> 0           | -y(−-1) ≤0  (первая и третья системы вм есте)
|||||(                     || (
||( −1 <tв < − 0,5   ⇔   ||| ||||y(−1)≥ 0
|||{ y(− 1)< 0            || {
||                      |⌈ |||y(−0,5)≥ 0
||||( y(− 0,5)≥ 0             |(− 1< tв < −0,5
||(| y(− 1)≥ 0
|||||{
||  y(− 0,5)≥ 0
|⌈||||(
   −1 <tв < − 0,5

Далее имеем:

y(− 1)= 3a + 1,  y(− 0,5)= 10a−-3, tв = a-+-2
                         4          2

Тогда для обоих рисунков получаем следующие значения параметра:

  1      3
− 3 < a≤ 10

Случай 2.

− 0,5 < t1 ≤1  или t1 = − 1,  − 0,5 < t2 ≤ 1  или t2 = − 1.  Тогда подходящие нам картинки выглядят так:

1−0,5

Рис. 3

Рис. 3: -0,5 находится левее левого корня, 1 совпадает с правым корнем или находится правее него:

(|y(−0,5)> 0
|||{
 − 0,5< tв < 1   ⇒   a ∈∅
||||(
 y(1)≥ 0

1−−01,5

Рис. 4

Рис. 4: -1 совпадает с левым корнем, -0,5 находится между корнями, 1 совпадает с правым корнем или находится правее него:

(
|| y(−1)= 0
||{
| y(−0,5)< 0    ⇒   a ∈ ∅
|||(
  y(1)≥ 0

Тогда исходное уравнение имеет более одного решения на указанном отрезке при

   (      ]
a ∈  − 1;-3 ∪{1}
      3 10
Ответ:

   (  1 -3]
a ∈  −3;10  ∪{1}

Критерии оценки

Содержание критерия

Балл

 Обоснованно получен верный ответ

4

Недостаточное обоснование (некоторые переходы не расписаны) или не рассмотрен случай a= 1

3

Верно наложены все условия для того, чтобы выполнялось условие задания

2

Рассмотрен случай a= 1  и/или верное введение новой переменной и её исследование

1

Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше

0

Максимальный балл

4

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!