Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 18 № 484646
i

Най­ди­те все зна­че­ния па­ра­мет­ра a, при каж­дом из ко­то­рых си­сте­ма

 си­сте­ма вы­ра­же­ний  новая стро­ка x в квад­ра­те минус 2x плюс |y| минус 15=0,  новая стро­ка x в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка y минус a пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка y плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка =2 левая круг­лая скоб­ка x минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка  конец си­сте­мы .

имеет ровно 6 ре­ше­ний.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

За­пи­шем си­сте­му в виде

 си­сте­ма вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс |y| = 16, левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс y в квад­ра­те = a в квад­ра­те . конец си­сте­мы .

По­ла­гая u = x минус 1, по­лу­чим си­сте­му

 си­сте­ма вы­ра­же­ний u в квад­ра­те плюс |y| = 16, u в квад­ра­те плюс y в квад­ра­те = a в квад­ра­те . конец си­сте­мы .

име­ю­щую то же ко­ли­че­ство ре­ше­ний. Кроме того, если пара чисел (u; y)  — ре­ше­ние си­сте­мы, то и пары чисел (u; −y), (−u; y), (−u; −y) также яв­ля­ет­ся ре­ше­ни­я­ми си­сте­мы. Таким об­ра­зом, если u ≠ 0 и y ≠ 0, то число ре­ше­ний крат­но че­ты­рем. Зна­чит, если си­сте­ма имеет ровно 6 ре­ше­ний, то либо u = 0, либо y = 0.

Если u  =  0, то y = \pm 16, сле­до­ва­тель­но, a = \pm 16. Си­сте­ма

 си­сте­ма вы­ра­же­ний u в квад­ра­те плюс |y| = 16, u в квад­ра­те плюс y в квад­ра­те = 256 конец си­сте­мы .

имеет два ре­ше­ния: (0; 16), (0; −16), по­это­му этот слу­чай не под­хо­дит.

Если y  =  0, то u в квад­ра­те = 16, сле­до­ва­тель­но, a = \pm 4. По­лу­ча­ем си­сте­му:

 си­сте­ма вы­ра­же­ний u в квад­ра­те плюс |y| = 16, u в квад­ра­те плюс y в квад­ра­те = 16 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний y в квад­ра­те = |y|, u в квад­ра­те плюс |y| = 16 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний со­во­куп­ность вы­ра­же­ний y = 0, y = 1, y = минус 1, конец си­сте­мы . u в квад­ра­те плюс |y| = 16. конец со­во­куп­но­сти .

Она имеет 6 ре­ше­ний, по­сколь­ку каж­до­му зна­че­нию y со­от­вет­ству­ет два раз­ных зна­че­ния u.

 

Ответ: a= минус 4, a = 4.

 

При­ве­дем идею гра­фи­че­ско­го ре­ше­ния.

За­пи­шем си­сте­му в виде

 си­сте­ма вы­ра­же­ний  новая стро­ка левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс |y|=16,  новая стро­ка левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс y в квад­ра­те =a в квад­ра­те . конец си­сте­мы .

Пер­вое урав­не­ние за­да­ет части двух па­ра­бол (см. рис.):

y= си­сте­ма вы­ра­же­ний  новая стро­ка 16 минус левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те ,y боль­ше или равно 0,  новая стро­ка левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те минус 16,y мень­ше 0. конец си­сте­мы .

Вто­рое урав­не­ние за­да­ет окруж­ность ра­ди­у­сом |a| с цен­тром  левая круг­лая скоб­ка 1; 0 пра­вая круг­лая скоб­ка .

На ри­сун­ке видно *, что шесть ре­ше­ний си­сте­мы по­лу­ча­ют­ся, толь­ко если окруж­ность про­хо­дит через точки  левая круг­лая скоб­ка минус 3;0 пра­вая круг­лая скоб­ка и  левая круг­лая скоб­ка 5; 0 пра­вая круг­лая скоб­ка , пе­ре­се­кая части па­ра­бо­лы еще в че­ты­рех точ­ках. При этом ра­ди­ус окруж­но­сти равен 4, от­ку­да a= минус 4 или a=4.

*) До­ка­жем это. Рас­смот­рим на от­рез­ке [–3; 5] функ­ции:

f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = 16 минус левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те и

g левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a в квад­ра­те минус левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та .

Их гра­фи­ка­ми яв­ля­ют­ся со­от­вет­ствен­но часть па­ра­бо­лы и верх­няя по­лу­окруж­ность с цен­тром в точке (1; 0) ра­ди­у­сом |a|.

При любом зна­че­нии па­ра­мет­ра а спра­вед­ли­во сле­ду­ю­щее:

а)  Гра­фи­ки функ­ций сим­мет­рич­ны от­но­си­тель­но пря­мой x  =  1, по­сколь­ку эта пря­мая яв­ля­ет­ся осью сим­мет­рии па­ра­бо­лы, и центр окруж­но­сти лежит на этой пря­мой.

б)  Функ­ции f и g не могут иметь боль­ше че­ты­рех общих точек, по­сколь­ку урав­не­ние f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = g левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка имеет не боль­ше че­ты­рех ре­ше­ний. Дей­стви­тель­но,

16 минус левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a в квад­ра­те минус левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те конец ар­гу­мен­та \Rightarrow левая круг­лая скоб­ка 16 минус левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те = a в квад­ра­те минус левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те рав­но­силь­но левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни 4 минус 31 левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те минус a в квад­ра­те = 0,

а урав­не­ние чет­вер­той сте­пе­ни имеет не боль­ше че­ты­рех кор­ней.

в)  Из пунк­тов  а) и б) сле­ду­ет, что слева от пря­мой x  =  1 гра­фи­ки функ­ций имеют не более двух общих точек, и каж­дой общей точке гра­фи­ков при x мень­ше 1 со­от­вет­ству­ет сим­мет­рич­ная от­но­си­тель­но пря­мой x  =  1 общая точка гра­фи­ков.

При a=\pm 4 функ­ции f и g об­ла­да­ют сле­ду­ю­щи­ми свой­ства­ми:

г)  Функ­ции f и g в точке x  =  –3 при­ни­ма­ют одно и то же зна­че­ние, а по­то­му точка (–3; 0) и сим­мет­рич­ная ей точка (5; 0) яв­ля­ют­ся об­щи­ми точ­ка­ми гра­фи­ков.

д)  Пра­вые ка­са­тель­ные лучи к гра­фи­кам в точке x  =  –3 со­став­ля­ют с осью абс­цисс раз­ные углы, по­сколь­ку ка­са­тель­ный луч к окруж­но­сти вер­ти­ка­лен, а ка­са­тель­ный луч к па­ра­бо­ле  — нет.

е)  Из пунк­тов г) и д) сле­ду­ет, что на пра­вой по­лу­окрест­но­сти точки x  =  –3 гра­фик функ­ции f лежит ниже гра­фи­ка функ­ции g.

ё) В точке x  =  1 гра­фик функ­ции f лежит выше гра­фи­ка функ­ции g (вер­ши­на па­ра­бо­лы лежит над окруж­но­стью), по­сколь­ку f левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка = 16, g левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка = 2.

ж)  Из пунк­тов  е) и ё) сле­ду­ет, что на ин­тер­ва­ле (–3; 1) гра­фи­ки функ­ций f и g имеют общую точку, а по­то­му имеют и сим­мет­рич­ную ей от­но­си­тель­но пря­мой x  =  1 общую точку на ин­тер­ва­ле (1; 5).

з) Из пунк­тов  б) и ж) сле­ду­ет, что гра­фи­ки функ­ций f и g на от­рез­ке [–3; 5] имеют че­ты­ре общие точки, а боль­ше че­ты­рех общих точек быть не может.

и) Рас­смот­рим те­перь функ­ции −f и –g, их гра­фи­ки сим­мет­рич­ны гра­фи­кам функ­ций f и g от­но­си­тель­но оси абс­цисс (на ри­сун­ке это па­ра­бо­ла, вер­ши­на ко­то­рой лежит ниже оси абс­цисс, и ниж­няя по­лу­окруж­ность). Про­во­дя ана­ло­гич­ные рас­суж­де­ния по­лу­чим, что при a=\pm 4 гра­фи­ки функ­ций –f и –g имеют на от­рез­ке [–3; 5] имеют ровно че­ты­ре общие точки.

к) Точки (–3; 0) и (5; 0) яв­ля­ют­ся об­щи­ми для гра­фи­ков f и g и −f и –g, по­это­му из пунк­тов  з) и и) сле­ду­ет, что при a=\pm 4 си­сте­ма урав­не­ний  левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс |y|=16,  левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс y в квад­ра­те =a в квад­ра­те имеет ровно шесть ре­ше­ний.

Оста­лось по­ка­зать, что про­чие зна­че­ния па­ра­мет­ра не под­хо­дят. Оста­вим это чи­та­те­лю в ка­че­стве упраж­не­ния.

 

При­ме­ча­ние Дмит­рия Гу­щи­на.

Об­ра­тим вни­ма­ние чи­та­те­ля, что ис­поль­зо­вать гра­фи­че­ский спо­соб ре­ше­ния задач можно толь­ко в том слу­чае, когда «уви­ден­ные» на гра­фи­ках свой­ства либо:

а)  оче­вид­ны: на­при­мер, окруж­ность, за­клю­ча­ю­щая вер­ши­ну па­ра­бо­лы, имеет с ней ровно две общие точки;

б)  изу­че­ны в школь­ном курсе: на­при­мер, пря­мая, име­ю­щая един­ствен­ную общую точку с окруж­но­стью, яв­ля­ет­ся ка­са­тель­ной к ней;

в)  на­пря­мую сле­ду­ют из изу­чен­но­го ма­те­ри­а­ла: квад­ра­тич­ная функ­ция яв­ля­ет­ся вы­пук­лой вверх или вниз (это до­ка­зы­ва­ет­ся путем уст­но­го взя­тия вто­рой про­из­вод­ной).

Если вы не мо­же­те в один-два шага устно объ­яс­нить какой-то сня­тый с ри­сун­ка факт, счи­тать его до­ка­зан­ным нель­зя. Ска­жем, не­вер­ти­каль­ную пря­мую, име­ю­щую един­ствен­ную общую точку с па­ра­бо­лой, не сле­ду­ет без не­об­хо­ди­мо­сти на­зы­вать ка­са­тель­ной: про­ве­ря­ю­щий ЕГЭ экс­перт может по­счи­тать это не­обос­но­ван­ным. В таком слу­чае на апел­ля­ции вам по­мо­жет, толь­ко если вы объ­яс­ни­те, как быст­ро устно прий­ти к та­ко­му за­клю­че­нию или в каком учеб­ни­ке упо­мя­ну­то это свой­ство. Дру­гой при­мер: на ри­сун­ке изоб­ра­же­на окруж­ность с цен­тром, ле­жа­щим внут­ри па­ра­бо­лы на ее оси, име­ю­щая с па­ра­бо­лой ровно две общие точки. По ри­сун­ку нель­зя за­клю­чать, что эти точки яв­ля­ют­ся точ­ка­ми ка­са­ния. А по­то­му и за­клю­че­ние, что при не­боль­шом уве­ли­че­нии ра­ди­у­са окруж­но­сти точек пе­ре­се­че­ния ста­нет че­ты­ре не будет обос­но­ван­ным. Также из ри­сун­ка нель­зя де­лать вывод о том, могут ли окруж­ность и па­ра­бо­ла иметь ровно три точки ка­са­ния и т. д.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния от­ве­та на за­да­ние С5 Баллы
Обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ. 4
Рас­смот­ре­ны все воз­мож­ные слу­чаи. По­лу­чен вер­ный ответ, но ре­ше­ние либо со­дер­жит про­бе­лы, либо вы­чис­ли­тель­ную ошиб­ку или опис­ку. 3
Рас­смот­ре­ны все воз­мож­ные слу­чаи. По­лу­чен ответ, но ре­ше­ние со­дер­жит ошиб­ки. 2
Рас­смот­ре­ны не­ко­то­рые слу­чаи. Для рас­смот­рен­ных слу­ча­ев по­лу­чен ответ, воз­мож­но не­вер­ный из-за оши­бок. 1
Все про­чие слу­чаи. 0
Мак­си­маль­ное ко­ли­че­ство бал­лов 4

Аналоги к заданию № 484646: 484647 484648 511316 Все

Классификатор алгебры: Ком­би­на­ция «кри­вых»
Методы алгебры: Вы­де­ле­ние пол­но­го квад­ра­та
Копатыч Потапов 12.07.2024 11:02

Пред­ло­жу со­всем дру­гое ре­ше­ние: пе­ре­пи­сав си­сте­му в виде

 си­сте­ма вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс |y| = 16, левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс y в квад­ра­те = a в квад­ра­те . конец си­сте­мы .

видим, что оба урав­не­ния за­да­ют мно­же­ства сим­мет­рич­ные от y=0 и x=1, по­это­му и мно­же­ство ре­ше­ний си­сте­мы сим­мет­рич­но от этих пря­мых. Тогда все ре­ше­ния в ко­то­рых y≠0 и x≠1 раз­би­ва­ют­ся на не­пе­ре­се­ка­ю­щи­е­ся четвёрки вида (x_0, y_0), (2-x_0, y_0), (x_0, -y_0), (2-x_0, -y_0), иными сло­ва­ми сим­мет­рич­ны друг другу части мно­же­ства ре­ше­ний, за­ключённые в четырёх ча­стях, на ко­то­рые плос­кость делят пря­мые x=1 и y=0. Число 6 на 4 не де­лит­ся, по­это­му чтобы ре­ше­ний было ровно 6, не­об­хо­ди­мо, чтобы было ре­ше­ние, в ко­то­ром либо y=0, либо x=1. В пер­вом слу­чае по­лу­ча­ем |a|=16, во вто­ром |a|=4.

Те­перь вы­яс­ним, какие из этих зна­че­ний дей­стви­тель­но под­хо­дят: в (1) за­ме­ним вто­рое урав­не­ние на его раз­ность с пер­вым, назовём это (*') При |a|=4 (*') <=> |y|=0 или |y|=1, от­ку­да в пер­вом слу­чае x=-3 или x=5, во вто­ром x=1+sqrt(15) или x=1-sqrt(15), всего 6 ре­ше­ний. При |a|=16 (*') <=> |y|=-15 или |y|=16 <=> |y|=16, от­ку­да x=1, т.е. всего 2 ре­ше­ния.