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

ЕГЭ Математика (профиль)Задание 18Левая и правая части в качестве отдельных графиковУравнения с параметром

Найдите все значения параметра p, при каждом из которых уравнение

 36 умножить на синус левая круглая скобка арксинус дробь: числитель: x, знаменатель: 36 конец дроби правая круглая скобка = дробь: числитель: левая круглая скобка x минус p правая круглая скобка в квадрате , знаменатель: 4 конец дроби

имеет единственный корень.

В подтеме 48 задач
Разбор
Главная идея: Свести уравнение к системе 4x=(x−p)2,  0≤x≤364x=(x-p)^2,\;0\le x\le36 и исследовать число пересечений отрезка прямой y=4xy=4x и параболы y=(x−p)2y=(x-p)^2 при сдвиге параболы по параметру pp.

Так как sin⁡(arcsin⁡t)=t\sin(\arcsin t)=t только при t∈[−1;1]t\in[-1;1], то sin⁡(arcsin⁡x36)=x36\sin\left(\arcsin\frac{x}{36}\right)=\frac{x}{36} при −36≤x≤36-36\le x\le36. Значит уравнение равносильно системе x=(x−p)24,−36≤x≤36.x=\frac{(x-p)^2}{4},\quad -36\le x\le36. Так как правая часть — квадрат, деленный на 4, она неотрицательна, поэтому x≥0x\ge0, и вместе с ограничением получаем 0≤x≤360\le x\le36. Итог: 4x=(x−p)2,0≤x≤36.4x=(x-p)^2,\qquad 0\le x\le36.

Рассмотрим это как пересечение графиков: слева — отрезок прямой y=4xy=4x при x∈[0;36]x\in[0;36] (от точки (0;0)(0;0) до (36;144)(36;144)), справа — парабола y=(x−p)2y=(x-p)^2 с вершиной в точке (p;0)(p;0), ветви вверх. При изменении pp парабола сдвигается вдоль оси xx, а нам нужно, чтобы она пересекала отрезок ровно один раз.

  1. Пока парабола не касается прямой снизу, пересечений нет. Момент касания находим из условия D=0D=0 для x2−2(p+2)x+p2=0x^2-2(p+2)x+p^2=0: D4=(p+2)2−p2=4p+4=0⇒p=−1.\frac{D}{4}=(p+2)^2-p^2=4p+4=0\Rightarrow p=-1. При p=−1p=-1 — ровно одна точка касания (единственный корень).

  2. При p>−1p>-1 парабола пересекает прямую в двух точках, пока обе точки лежат на отрезке [0;36][0;36]. По мере увеличения pp правая точка пересечения выходит за x=36x=36: это происходит, когда парабола проходит через конец отрезка (36;144)(36;144): 144=(36−p)2⇒36−p=±12⇒p=24 или p=48.144=(36-p)^2\Rightarrow 36-p=\pm12\Rightarrow p=24\text{ или }p=48.

При p=24p=24 правая точка пересечения совпадает с (36;144)(36;144) — ещё два корня (граница). При 24<p≤4824<p\le48 одна из точек пересечения уходит за пределы отрезка, остаётся только одна точка на [0;36][0;36] — единственный корень. При p=48p=48 левая ветвь параболы касается конца отрезка, а при p>48p>48 обе точки пересечения выходят за пределы отрезка — корней нет.

Собирая случаи единственного корня: p=−1p=-1 и 24<p≤4824<p\le48.

Типичные ошибки

  • Забывают учесть область определения арксинуса, из-за чего теряют ограничение −36≤x≤36-36\le x\le36
  • Не замечают, что правая часть уравнения неотрицательна, и упускают дополнительное ограничение x≥0x\ge0, сужающее область до [0;36][0;36]
  • Ищут только касание параболы и прямой, не рассматривая случаи, когда одна из точек пересечения выходит за границы отрезка
Непонятно?

Похожие задачи