Задание 18 ЕГЭ, математика (профиль): Системы с параметром

ЕГЭ Математика (профиль)Задание 18Системы с параметромУравнение окружности

Найдите все значения параметра а, при каждом из которых система уравнений

 система выражений |x минус 4| плюс 3|y|=2,9y в квадрате плюс x в квадрате минус 8x плюс 4 левая круглая скобка a плюс 3 правая круглая скобка =0 конец системы .

имеет ровно четыре решения.

В подтеме 96 задач
Разбор
Главная идея: Заменой t=3yt=3y свести систему к геометрической: пересечение окружности радиуса 4−4a\sqrt{4-4a} с квадратом (графиком уравнения с модулями), и найти радиусы, дающие ровно 4 общие точки — вписанную и описанную окружности квадрата.

Сделаем замену t=3yt=3y. Так как каждому yy соответствует ровно одно tt, число решений системы не изменится. Система принимает вид: ∣x−4∣+∣t∣=2,(x−4)2+t2=4−4a.|x-4|+|t|=2,\qquad (x-4)^2+t^2=4-4a.

Если 4−4a<04-4a<0, второе уравнение не имеет решений — система решений не имеет.

Если 4−4a=04-4a=0, единственное решение второго уравнения (x;t)=(4;0)(x;t)=(4;0) не подходит первому уравнению (там сумма модулей равна 2, а не 0) — снова нет решений.

Если 4−4a>04-4a>0, обозначим r=4−4ar=\sqrt{4-4a}. Второе уравнение задаёт окружность с центром (4;0)(4;0) и радиусом rr. Первое уравнение ∣x−4∣+∣t∣=2|x-4|+|t|=2 — это квадрат (ромб) с вершинами (2;0),(4;2),(6;0),(4;−2)(2;0),(4;2),(6;0),(4;-2), стороны которого лежат на расстоянии 2\sqrt2 от центра (по формуле расстояния до прямой x+t=6x+t=6 и др.), а вершины — на расстоянии 22.

Пересечение окружности и контура квадрата даёт ровно 4 точки в двух случаях: когда окружность вписана в квадрат (r=2r=\sqrt2, касание в середине каждой стороны — 4 точки), или описана около квадрата (r=2r=2, проходит через все 4 вершины). При других rr получаем 0 или 8 точек пересечения.

Решаем: 4−4a=2⇒4−4a=2⇒a=0,5;\sqrt{4-4a}=\sqrt2 \Rightarrow 4-4a=2 \Rightarrow a=0{,}5; 4−4a=2⇒4−4a=4⇒a=0.\sqrt{4-4a}=2 \Rightarrow 4-4a=4 \Rightarrow a=0.

Типичные ошибки

  • Забывают проверить случай 4−4a≤04-4a\le 0 и потерять условие существования решений.
  • Неверно определяют геометрический смысл первого уравнения как окружность или прямую вместо квадрата (ромба).
  • Путают радиусы вписанной и описанной окружности квадрата, получая неверные значения aa.
Непонятно?

Похожие задачи