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#38365

Найдите все значения параметра a,  при каждом из которых уравнение

     ( -x2--)2  -3ax2
(a +1)  x2+ 1  − x2 +1 + 4a = 0

имеет хотя бы одно решение.

Показать ответ и решение

Сделаем замену t= -x22-
   x +1  и исследуем ее. Если взять за p= x2,  то p≥ 0  и

   -p--      -1--
t= p+ 1 = 1 − p+ 1

Графиком функции y = t(p)  является часть гиперболы при p≥ 0  . Чтобы построить эту гиперболу, нужно гиперболу y = − 1p  сдвинуть на 1 влево и на 1 вверх. Тогда при p≥ 0  получим часть ветви:

PIC

То есть t(p)∈ [0;1).  Следовательно, исходное уравнение будет иметь хотя бы одно решение, если уравнение

(a+ 1)t2− 3at+4a = 0

имеет хотя бы один корень из промежутка [0;1).

Заметим, что это уравнение может вырождаться в линейное. Поэтому рассмотрим следующие случаи:

1)
a= −1.  Тогда уравнение примет вид
   4
t= 3 ∕∈ [0;1)

Следовательно, этот случай нам не подходит.

2)
a⁄= −1.  Тогда уравнение квадратное и имеет решения, если его дискриминант неотрицателен:
       2
D = −7a − 16a≥ 0
2.1)
D =0,  откуда      16
a = − 7 ;0.  Тогда единственным корнем уравнения является абсцисса tверш  вершины параболы, следовательно,
         3a
tверш = 2(a+-1) ∈ [0;1) ⇔  0≤ a < 2

Из чисел a =− 16;0
     7  в этом промежутке лежит лишь число a = 0.  То есть это значение параметра пойдет в ответ.

2.2)
D >0,  откуда − 16< a< 0.
  7  Тогда, учитывая, что ветви параболы не зафиксированы и случай y(1)= 0  мы рассмотрим отдельно, а также то, что при этих значениях параметра tверш ∕∈ (0;1)  (то есть оба корня не могут лежать в промежутке [0;1)  ), нам подходят следующие 4 случая:

PIC

y(1)= 0,  то есть

                           1
a + 1− 3a + 4a = 0  ⇔   a= − 2

Отсюда, так как произведение корней равно 4a,  получаем, что второй корень равен 4a:1= − 2.  Таким образом, этот случай нам не подходит, так как нет ни одного корня из промежутка [0;1).

Пусть y(1) ⁄=0.  Рассмотрим каждый рисунок в отдельности:

1:
Ветви параболы направлены вверх, число 1 находится между корнями, число 0 находится левее меньшего корня либо совпадает с ним.

Эта ситуация задается следующей системой:

({
  y(1)< 0
( y(0)≥ 0
2:
Ветви параболы направлены вниз, число 1 находится между корнями, число 0 находится левее меньшего корня либо совпадает с ним.
({
  y(1)> 0
( y(0)≤ 0

Эти две системы можно объединить в следующую:

(                (
||{y(0)≤ 0         ||{--4a- ≤ 0
 y(1)        ⇒    2a +1         ⇔   a ∈∅
||(tверш >0         ||(---3a---> 0
                  2(a+ 1)
3:
Ветви параболы направлены вверх, число 1 находится правее большего корня, число 0 находится левее большего корня либо совпадает с ним.

Если найти множество A1  значений параметра, при которых число 0 находится правее большего корня при условии, что ветви направлены вверх, то при всех ℝ ∖A1  число 0 находится левее большего корня или совпадает с ним (при выполнении всех условий тех случаев, в которых мы находимся, то есть при D > 0  И y(1)⁄= 0  ). Тогда условие нашей картинки будет выглядеть следующим образом:

(|
||{ a∈ ℝ∖A1
| y(1)> 0
||( tверш < 1  (cases 1)

Найдем A1 :

                 (
(| a+ 1> 0        || a> − 1
||{                ||{
| y(0) > 0    ⇔   | 4a> 0         ⇔    a∈ ∅
||( tверш < 0       |||( 3 ⋅-a-- <0
                   2  a+ 1

Тогда система cases 1 равносильна:

(|
|||{a ∈ℝ
 2a+ 1 >0    ⇔    − 1 < a< 2
||||a − 2             2
(a-+1 < 0

Пересекая с D > 0  и y(1)⁄= 0,  получаем значения параметра, идущие в ответ:

− 1 < a< 0
 2
4:
Ветви параболы направлены вниз, число 1 находится правее большего корня, число 0 находится левее большего корня либо совпадает с ним.

Аналогично предыдущему случаю (но ветви направлены вниз):

(
|||{ a∈ ℝ∖A2
  y(1)< 0
|||(
  tверш < 1  (cases 2)

Найдем A2 :

(                (|
|||{ a+ 1< 0        |||{ a< − 1
  y(0) < 0    ⇔     4a< 0         ⇔    a∈ ∅
|||(                |||| 3   a
  tверш < 0       ( 2 ⋅a+-1 <0

Тогда система cases 2 равносильна:

(
|| a∈ ℝ
||||
{ a< − 1      ⇔   a∈ ∅
|||      2
|||( a−-2 < 0
  a+ 1

Объединяя a= 0  с − 12 < a <0,  получаем итоговый ответ

   (     ]
a ∈  − 1;0
      2
Ответ:

a ∈(−0,5;0]

Критерии оценки

Содержание критерия

Балл

 Обоснованно получен верный ответ

4

Не рассмотрен случай линейного уравнения или случай D = 0

3

Верно рассмотрен случай линейного уравнения и D = 0,  но в случае при D >0  либо не все случаи учтены, либо в ходе решения допущена ошибка

2

Введена и исследована замена, при этом может быть рассмотрен случай линейного уравнения

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!