Найдите все значения параметра a, при которых неравенство
имеет ровно одно решение.
Пусть тогда неравенство примет вид
Построим график функции в координатах
и отметим (см. рис.), что если
то каждому значению переменной t соответствуют ровно два значения переменной x, значению
соответствуют ровно одно значение x, значениям
не соответствуют никакие значения переменной x.
Решим теперь неравенство (*), используя свойства логарифмов:
Применим метод интервалов на плоскости. Укажем вначале область определения неравенства и ограничения на параметр:
Далее, найдём корни числителя:
Левая часть уравнения представляет собой возрастающую функцию, а правая часть — убывающую. Значит, уравнение имеет не более одного корня. Этим корнем является
Построим соответствующие линии на плоскости tOa и укажем на ней области, где неравенство выполняется (см. рис., выделено серым). Тем самым, при неравенство не имеет решений; при
решением является луч
при
решений нет при
решением является полуинтервал
Чтобы исходное неравенство имело ровно одно решение, неравенство (*) должно иметь решение и не должно иметь решений
Это возможно только в одном случае (см. рис. ниже, выделено синим): если
при
Значит, исходное неравенство имеет ровно одно решение только при
Ответ: 2.
Примечание.
Дополнительно отметим, что при или
исходное неравенство имеет бесконечно много решений (на рисунке выделено красным), а при
или
исходное неравенство решений не имеет.
Приведём другое решение.
Запишем неравенство в виде
Обозначим тогда неравенство примет вид:
Рассмотрим два случая.
1. Имеем: Функция
— возрастающая, как произведение двух неотрицательных возрастающих функций. Следовательно,неравенство (*) равносильно
т. е.
Тогда
Первое неравенство системы будет иметь единственное решение если
т. е.
При
второе неравенство выполняется для всех x. Следовательно,
удовлетворяет условию задачи.
2. Имеем: Тогда
и неравенство (*) можно записать в виде
Функция — возрастающая, как произведение двух неотрицательных возрастающих функций. Следовательно, неравенство (**) равносильно
т. е.
Тогда
При любом a полученное неравенство имеет бесконечно много решений. Следовательно, других значений a нет.
Ответ: 2.

