Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 21 № 7934
i

Най­ди­те все зна­че­ния па­ра­мет­ра a, при каж­дом из ко­то­рых си­сте­ма урав­не­ний  си­сте­ма вы­ра­же­ний x в квад­ра­те плюс y в квад­ра­те =2a, 2xy=2a минус 1 конец си­сте­мы . имеет ровно два ре­ше­ния.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Си­сте­ма не из­ме­ня­ет­ся при од­но­вре­мен­ной за­ме­не x на y, а y на x, при од­но­вре­мен­ной за­ме­не x на –x, а y на –y, при од­но­вре­мен­ной за­ме­не x на –y, а y на –x. Сле­до­ва­тель­но, есть си­сте­ма имеет ре­ше­ние  левая круг­лая скоб­ка x_0; y_0 пра­вая круг­лая скоб­ка , то она имеет и ре­ше­ния  левая круг­лая скоб­ка y_0; x_0 пра­вая круг­лая скоб­ка ,  левая круг­лая скоб­ка минус x_0; минус y_0 пра­вая круг­лая скоб­ка и  левая круг­лая скоб­ка минус y_0; минус x_0 пра­вая круг­лая скоб­ка . Чтобы си­сте­ма имела ровно два ре­ше­ния, какие-то из пар долж­ны сов­па­дать.

Пары  левая круг­лая скоб­ка x_0; y_0 пра­вая круг­лая скоб­ка и  левая круг­лая скоб­ка минус x_0; минус y_0 пра­вая круг­лая скоб­ка сов­па­дать не могут, по­сколь­ку в этом слу­чае пер­вое урав­не­ние си­сте­мы при­ни­ма­ет вид 2a = 0, а вто­рое при­ни­ма­ет вид 2a минус 1 = 0, что не­воз­мож­но од­но­вре­мен­но.

Если  левая круг­лая скоб­ка x_0; y_0 пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка y_0; x_0 пра­вая круг­лая скоб­ка , то пер­вое урав­не­ние си­сте­мы при­ни­ма­ет вид 2x в квад­ра­те = 2a, а вто­рое при­ни­ма­ет вид 2x в квад­ра­те = 2a минус 1, что также не­воз­мож­но.

Оста­ет­ся слу­чай  левая круг­лая скоб­ка x_0; y_0 пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка минус y_0; минус x_0 пра­вая круг­лая скоб­ка . Те­перь пер­вое урав­не­ние си­сте­мы при­ни­ма­ет вид 2x в квад­ра­те = 2a, а вто­рое при­ни­ма­ет вид  минус 2x в квад­ра­те = 2a минус 1. В этом слу­чае  2a=1 минус 2a, от­ку­да по­лу­ча­ем един­ствен­ное воз­мож­ное зна­че­ние a = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

При най­ден­ном зна­че­нии па­ра­мет­ра си­сте­ма дей­стви­тель­но имеет ровно два ре­ше­ния:

 си­сте­ма вы­ра­же­ний x в квад­ра­те плюс y в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , 2xy = минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка x плюс y пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те = 0, xy = минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x = минус y, y в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби конец си­сте­мы . рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний си­сте­ма вы­ра­же­ний x = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , y = минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , конец си­сте­мы . си­сте­ма вы­ра­же­ний x = минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , y = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . конец си­сте­мы . конец со­во­куп­но­сти .

Ответ: a= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

 

При­ве­дем дру­гое ре­ше­ние.

За­ме­ним пер­вое урав­не­ние раз­но­стью, а вто­рое  — сум­мой ис­ход­ных урав­не­ний:

 си­сте­ма вы­ра­же­ний  новая стро­ка x в квад­ра­те плюс y в квад­ра­те =2a,  новая стро­ка 2xy=2a минус 1 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний  новая стро­ка левая круг­лая скоб­ка x минус y пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те =1,\quad \quad \quad \quad \quad левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка  новая стро­ка левая круг­лая скоб­ка x плюс y пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те =4a минус 1.\quad \quad \quad левая круг­лая скоб­ка 2 пра­вая круг­лая скоб­ка конец си­сте­мы .

При a мень­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби вто­рое урав­не­ние си­сте­мы, а зна­чит, и вся си­сте­ма ре­ше­ний не имеет. При a боль­ше или равно дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби урав­не­ния си­сте­мы за­да­ют пря­мые:

 левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний  новая стро­ка y=x минус 1,  новая стро­ка y=x плюс 1; конец со­во­куп­но­сти .

 левая круг­лая скоб­ка 2 пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний  новая стро­ка y= минус x минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 4a минус 1 конец ар­гу­мен­та ,  новая стро­ка y= минус x плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 4a минус 1 конец ар­гу­мен­та . конец со­во­куп­но­сти .

Ясно (см. рис.), что при a боль­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби си­сте­ма имеет че­ты­ре ре­ше­ния (ко­ор­ди­на­ты точек A, B, C и D), а при a= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби   — два ре­ше­ния (ко­ор­ди­на­ты точек M и N).

 

Ответ: a= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

 

При­ведём ана­ли­ти­че­ское ре­ше­ние.

Из вто­ро­го урав­не­ния си­сте­мы на­хо­дим, что число x=0 яв­ля­ет­ся ре­ше­ни­ем си­сте­мы, если a = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . При этом зна­че­нии па­ра­мет­ра си­сте­ма при­ни­ма­ет вид

 си­сте­ма вы­ра­же­ний x в квад­ра­те плюс y в квад­ра­те = 1,2xy = 0 конец си­сте­мы .

и имеет 4 ре­ше­ния:  левая круг­лая скоб­ка 0; \pm 1 пра­вая круг­лая скоб­ка или  левая круг­лая скоб­ка \pm 1; 0 пра­вая круг­лая скоб­ка . Такое зна­че­ние па­ра­мет­ра не под­хо­дит по усло­вию. Сле­до­ва­тель­но, чтобы си­сте­ма имела ровно два ре­ше­ния, не­об­хо­ди­мо, чтобы a не равно дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , а по­то­му x не равно 0, и можно раз­де­лить обе части вто­ро­го урав­не­ния на х. На­хо­дим:

 си­сте­ма вы­ра­же­ний x в квад­ра­те плюс y в квад­ра­те = 2a,y = дробь: чис­ли­тель: 2a минус 1, зна­ме­на­тель: 2x конец дроби конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2a минус 1, зна­ме­на­тель: 2x конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те = 2a,y = дробь: чис­ли­тель: 2a минус 1, зна­ме­на­тель: 2x конец дроби конец си­сте­мы . рав­но­силь­но
 рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний x в квад­ра­те плюс дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка 2a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4x в квад­ра­те конец дроби = 2a,y = дробь: чис­ли­тель: 2a минус 1, зна­ме­на­тель: 2x конец дроби конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний 4x в сте­пе­ни 4 минус 8a x в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка 2a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те = 0,y = дробь: чис­ли­тель: 2a минус 1, зна­ме­на­тель: 2x конец дроби . конец си­сте­мы .

Из вто­ро­го урав­не­ния по­лу­чен­ной си­сте­мы по каж­до­му зна­че­нию х можно найти един­ствен­ное зна­че­ние y. Зна­чит, си­сте­ма имеет ровно два ре­ше­ния тогда и толь­ко тогда, когда ровно два ре­ше­ния имеет пер­вое урав­не­ние. Сде­ла­ем за­ме­ну t = x в квад­ра­те , по­лу­чим урав­не­ние

4t в квад­ра­те минус 8at плюс левая круг­лая скоб­ка 2a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те = 0.

Ис­ход­ная за­да­ча рав­но­силь­на тре­бо­ва­нию найти все зна­че­ния па­ра­мет­ра, при ко­то­рых по­лу­чен­ное урав­не­ние при a не равно дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби имеет ровно один по­ло­жи­тель­ный ко­рень. Если по­лу­чен­ное урав­не­ние имеет два корня, то эти корни од­но­го знака, так как по тео­ре­ме Виета t_1 умно­жить на t_2= дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка 2a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби боль­ше 0, зна­чит, этот слу­чай не под­хо­дит. Най­дем чет­верть дис­кри­ми­нан­та:  дробь: чис­ли­тель: D, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби = 16a в квад­ра­те минус 4 левая круг­лая скоб­ка 2a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те = 64a минус 16. По­лу­чен­ное вы­ра­же­ние об­ра­ща­ет­ся в нуль при a = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби . При этом зна­че­нии па­ра­мет­ра урав­не­ние имеет ко­рень t = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби . Это ре­ше­ние по­ло­жи­тель­ное, по­это­му най­ден­ное зна­че­ние па­ра­мет­ра ис­ко­мое.

 

Ответ: a= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

 

При­ве­дем идею еще од­но­го ре­ше­ния.

За­ме­ним вто­рое урав­не­ние раз­но­стью пер­во­го и вто­ро­го урав­не­ний, по­лу­чим рав­но­силь­ную си­сте­му:

 си­сте­ма вы­ра­же­ний x в квад­ра­те плюс y в квад­ра­те = 2a, левая круг­лая скоб­ка x минус y пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те = 1. конец си­сте­мы .

При a мень­ше или равно 0 по­лу­чен­ная си­сте­ма не­сов­мест­на. При a боль­ше 0 пер­вое урав­не­ние за­да­ет окруж­ность, ко­то­рая долж­на иметь ровно две общие точки с пря­мы­ми

y=x минус 1,

y=x плюс 1.

По­стро­ив гра­фи­ки, убеж­да­ем­ся, что ис­ко­мый слу­чай со­от­вет­ству­ет ка­са­нию окруж­но­сти с най­ден­ны­ми пря­мы­ми.

 

Ответ: a= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .