Математика
Русский язык

18. Задачи с параметром

1. Вспоминай формулы по каждой теме
2. Решай новые задачи каждый день
3. Вдумчиво разбирай решения

Решение задач алгебраическим способом

Задание 1
Уровень задания: Легче ЕГЭ

При каких значениях параметра \(a\) уравнения

\[x^3+ax+1=0 \qquad \text{и} \qquad x^4+ax^2+1=0\]

имеют хотя бы один общий корень.

Добавить задание в избранное

Пусть \(x_0\) – общий корень данных уравнений. Заметим, что \(x_0\ne 0\) (т.к. \(0^3+a\cdot 0+1\ne 0\)). Тогда верна следующая система:

\[\begin{cases} x_0^3+ax_0+1=0\\ x_0^4+ax_0^2+1=0 \end{cases}\]

Умножим первое уравнение системы на \(x_0\) (имеем право, т.к. \(x_0\ne 0\)) и вычтем из полученного уравнения второе уравнение системы:

\[\begin{cases} x_0^4+ax_0^2+x_0-(x_0^4+ax_0^2+1)=0\\ x_0^4+ax_0^2+1=0 \end{cases} \quad \Rightarrow \quad \begin{cases} x_0=1\\ x_0^4+ax_0^2+1=0 \end{cases} \quad \Rightarrow \quad \begin{cases} x_0=1\\ a=-2 \end{cases}\]

Таким образом, данные уравнения общим корнем могут иметь только \(x_0=1\), и для того, чтобы \(x_0=1\) являлся их общим корнем, необходимо, чтобы \(a=-2\). Проверкой можно убедиться, что \(x_0=1\) и \(a=-2\) подходят в оба уравнения.

Ответ:

\(a\in \{-2\}\)

Задание 2
Уровень задания: Легче ЕГЭ

При каких значениях параметра \(a\) неравенства

\[|x-2|<3 \qquad \text{и} \qquad x^2-(a-1)x-a<0\]

равносильны.

Добавить задание в избранное

Для того, чтобы два неравенства были равносильны, нужно, чтобы они имели одинаковые решения.

 

Решим первое неравенство:

\[|x-2|<3 \quad \Leftrightarrow \quad \begin{cases} x-2<3\\x-2>-3 \end{cases} \quad \Leftrightarrow \quad -1<x<5\]

Значит, \(x\in (-1;5)\) должно являться решением второго неравенства. Это значит, что дискриминант уравнения \(x^2-(a-1)x-a=0\) должен быть больше нуля и числа \(-1\) и \(5\) должны являться его корнями:

\[\begin{cases} (a-1)^2+4a>0\\ (-1)^2-(a-1)\cdot (-1)-a=0\\ 5^2-5(a-1)-a=0\end{cases} \quad \Leftrightarrow \quad a=5\]

Ответ:

\(a\in \{5\}\)

Задание 3
Уровень задания: Легче ЕГЭ

При каких значениях параметра \(a\) неравенства

\[|x-1|\geqslant 2 \qquad \text{и} \qquad x^2-ax-a\geqslant 1\]

равносильны.

Добавить задание в избранное

Для того, чтобы два неравенства были равносильны, нужно, чтобы они имели одинаковые решения.

 

Решим первое неравенство:

\[|x-1|\geqslant 2 \quad \Leftrightarrow \quad \left[ \begin{gathered} \begin{aligned} &x-1\geqslant 2\\ &x-1\leqslant -2 \end{aligned} \end{gathered} \right. \quad \Leftrightarrow \quad x\in (-\infty;-1]\cup[3;+\infty)\]

Значит, \(x\in (-\infty;-1]\cup[3;+\infty)\) должно являться решением второго неравенства. Это значит, что дискриминант уравнения \(x^2-ax-a-1=0\) должен быть больше нуля и числа \(-1\) и \(3\) должны являться его корнями:

\[\begin{cases} a^2+4(a+1)>0\\ (-1)^2+a-a-1=0\\ 3^2-3a-a-1=0\end{cases} \quad \Leftrightarrow \quad a=2\]

Ответ:

\(a\in \{2\}\)

Задание 4
Уровень задания: Легче ЕГЭ

Найдите все значения параметра \(a\), при каждом из которых только одно из чисел \(x=6\) и \(x=7\) является решением неравенства

\[(x^2-13x+42)\cdot \log_3{(10+a^2(x-6)-7a(x-6)^2)}\leqslant 0\]

Добавить задание в избранное

Преобразуем данное неравенство к виду:

\[(x-6)(x-7)\cdot \log_3{(10+a^2(x-6)-7a(x-6)^2)}\leqslant 0\]

Число \(x=6\) является решением неравенства при любом значении параметра \(a\), т.к. в этом случае неравенство равносильно \(0\cdot \log_3{10}\leqslant 0 \Leftrightarrow 0\leqslant 0\).

 

Значит, необходимо найти те значения \(a\), при которых число \(x=7\) не будет являться решением неравенства. Это возможно только в том случае, если при \(a=7\) не выполнено ОДЗ логарифма, то есть \(10+a^2(x-6)-7a(x-6)^2\leqslant 0\) при \(x=7\).

 

Действительно, при \(x=7\) неравенство равносильно \(0\cdot \log_3{(10+a^2(7-6)-7a(7-6)^2)}\leqslant 0\). Следовательно, если логарифм определен (то есть его аргумент положителен), то неравенство будет равносильно \(0\leqslant 0\), что верно. Значит необходимо, чтобы при \(x=7\) логарифм не был определен.

 

\[10+a^2(7-6)-7a(7-6)^2\leqslant 0 \quad\Rightarrow \quad 2\leqslant a\leqslant 5\]

Ответ:

\([2;5]\)

Задание 5
Уровень задания: Легче ЕГЭ

Найдите все значения параметра \(a\), при которых система \[\begin{cases} (x+2a)^2+(y+3a+1)^2=a+1\\ 3x-4y=a-1 \end{cases}\]

имеет более одного решения.

 

(Задача от подписчиков.)

Добавить задание в избранное

Домножим первое уравнение на \(16\), а из второго выразим \(4y\): \[\begin{cases} 16(x+2a)^2+(4y+12a+4)^2=16(a+1)\\ 4y=3x-a+1 \end{cases}\]

Подставим в первое уравнение \(4y=3x-a+1\), раскроем скобки и приведем подобные слагаемые: \[25x^2+(130a+30)x+(185a^2+94a+9)=0.\]

Для того, чтобы изначальная система имела более одного решения, достаточно, чтобы полученное квадратное уравнение имело более одного решения (то есть два). Следовательно, дискриминант должен быть положителен: \[D=-16\cdot 100(a^2+a)>0\quad\Leftrightarrow\quad -1<a<0.\]

Ответ:

\(a\in (-1;0)\)

Задание 6
Уровень задания: Равен ЕГЭ

Найдите все значения параметра, при каждом из которых уравнение \[a(a+2)-a|x-2|=(4x-x^2-1)|x-2|-(4x-x^2-1)(a+2)\]

имеет ровно два корня.

 

(Задача от подписчиков)

Добавить задание в избранное

Преобразуем уравнение: \[|x-2|(4x-x^2-1+a)-(a+2)(4x-x^2-1+a)=0 \quad\Leftrightarrow\quad (4x-x^2-1+a)(|x-2|-(a+2))=0 \quad\Leftrightarrow\quad \left[\begin{gathered}\begin{aligned} &x^2-4x+1-a=0\\ &|x-2|=a+2\\ \end{aligned} \end{gathered}\right.\]

Рассмотрим каждое уравнение по-отдельности.

 

1) \(x^2-4x+1-a=0 \quad\Leftrightarrow\quad (x-2)^2=a+3\).
Таким образом, при \(a<-3\) уравнение не будет иметь решений, при \(a=-3\) будет иметь один корень \(x=2\) и при \(a>-3\) будет иметь два различных корня \(x=2\pm \sqrt{a+3}\).

 

2) \(|x-2|=a+2\).
При \(a<-2\) уравнение не будет иметь решений, при \(a=-2\) будет иметь один корень \(x=2\) и при \(a>-2\) будет иметь два различных корня \(x=2\pm (a+2)\).


Пусть уравнения имеют различные корни.

 

Видим, что случай  “первое уравнение не имеет решений, а второе – два” невозможен (так как не может одновременно быть \(a<-3\) и \(a>-2\)), случай “первое и второе уравнения имеют по одному корню” невозможен (так как не может одновременно быть \(a=-3\) и \(a=-2\)). Возможен только случай “первое уравнение имеет два корня, а второе не имеет корней”. В этом случае нужно пересечь \(a>-3\) и \(a<-2\) и получим \(a\in (-3;-2)\).


Пусть уравнения имеют совпадающие корни.

 

Тогда единственный случай, который нужно рассмотреть – это когда оба уравнения имеют по два корня и оба корня одного совпадают с корнями другого.
Первое уравнение: \((x-2)^2=a+3, a>-3\); второе уравнение: \(|x-2|=a+2,a>-2\). Заметим, что если возвести обе части второго уравнения в квадрат, то получим, что левые части обоих уравнений одинаковы: \((x-2)^2=(a+2)^2\). Следовательно, для того, чтобы уравнения имели одинаковые корни, нужно, чтобы и правые части совпадали: \[(a+2)^2=a+3 \quad\Leftrightarrow\quad a=\dfrac{-3\pm\sqrt5}2.\] Так как в нашем случае \(a>-3\) и \(a>-2\), то подходит только \(a=\dfrac{-3+\sqrt5}2\).

Ответ:

\((-3;-2)\cup \{\frac{-3+\sqrt5}2\}\)

Задание 7
Уровень задания: Равен ЕГЭ

Найдите все значения параметра, при каждом из которых уравнение \[(4^x-3\cdot 2^x+3a-a^2)\cdot \sqrt{2-x}=0\]

имеет ровно два различных корня.

 

(Задача от подписчиков)

Добавить задание в избранное

Заметим, что уравнение всегда имеет как минимум один корень \(x=2\).
Заметим, что корни уравнения должны удовлетворять \(2-x\geqslant 0\).

 

Решим \(4^x-3\cdot 2^x+3a-a^2=0\). Если сделать замену \(2^x=t\) (причем \(t>0\)), то уравнение примет вид \(t^2-3t+a(3-a)=0\). По теореме Виета корнями (необязательно различными) будут \(t_1=a\) и \(t_2=3-a\).
То есть \(2^x=a\) и \(2^x=3-a\). Заметим, что если, например, \(a\leqslant 0\), то уравнение \(2^x=a\) не имеет решений. В противном случае оно будет иметь решение \(x=\log_2a\).
Число \(x=2\) будет являться решением \(2^x=a\) (или \(2^x=3-a\)), если \(a=4\) (или \(3-a=4\)).

 

Таким образом, исходное уравнение \[(4^x-3\cdot 2^x+3a-a^2)\cdot \sqrt{2-x}=0\] будет иметь два различных корня в случаях:

 

1) \(a\ne 3-a\). Один из \(a\) или \(3-a\) окажется \(\leqslant 0\) (тем самым мы получим противоречие с \(t>0\)) или \(\geqslant 4\) (тогда при \(>4\) он не будет удовлетворять условию \(2-x\geqslant 0\), а при \(=4\) будет совпадать с уже имеющимся корнем \(x=2\)), а другой будет \(>0\) и \(<4\).
Это условие задается совокупностью: \[\left[\begin{gathered}\begin{aligned} &\begin{cases} \left[\begin{gathered} a\leqslant 0\\ a\geqslant 4\end{gathered}\right.\\0<3-a<4\end{cases}\\[1ex] &\begin{cases} \left[\begin{gathered} 3-a\leqslant 0\\ 3-a\geqslant 4\end{gathered}\right.\\0<a<4\end{cases} \end{aligned}\end{gathered}\right.\] Решением совокупности будут: \[a\in (-1;0]\cup[3;4)\]

2) \(a=3-a\), \(a>0\) и \(a<4\). Следовательно, \(a=1,5\).

Итоговый ответ: \[a\in (-1;0]\cup\{1,5\}\cup[3;4)\]

Ответ:

\(a\in (-1;0]\cup\{1,5\}\cup[3;4)\)