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

ЕГЭ Математика (профиль)Задание 18Системы с параметром

Найдите все значения a, при каждом из которых система уравнений

 система выражений x плюс ay плюс a минус 2 = 0, x |y| плюс x минус 2 = 0 конец системы .

имеет единственное решение.

В подтеме 96 задач
Разбор
Главная идея: Свести систему к пересечению фиксированного пучка прямых, проходящих через точку (2,−1)(2,-1), с графиком ∣y∣=2x−1|y|=\dfrac2x-1 (x>0x>0), и определить, при каких наклонах пучок пересекает график ровно один раз, используя условие касания для критического значения параметра.

Из второго уравнения x=0x=0 не подходит, поэтому делим на xx: ∣y∣+1−2x=0  ⇒  ∣y∣=2x−1,x≠0.|y|+1-\dfrac{2}{x}=0\;\Rightarrow\;|y|=\dfrac{2}{x}-1,\quad x\ne0. Правая часть неотрицательна только при x>0x>0, значит график — это часть гиперболы y=2/xy=2/x (сдвинутой вниз на 1), отражённая вниз симметрично оси OxOx (получаем «уголок» вверх и вниз от кривой при x>0x>0).

Первое уравнение при a=0a=0 даёт x=2x=2, тогда 2∣y∣=0⇒y=02|y|=0\Rightarrow y=0 — одна точка.

При a≠0a\ne0 выразим yy: x+ay+a−2=0  ⇒  y=−1a(x−2)−1.x+ay+a-2=0\;\Rightarrow\;y=-\dfrac1a(x-2)-1. Это семейство прямых, все проходящие через фиксированную точку (2,−1)(2,-1) (это видно, подставив x=2,y=−1x=2,y=-1 — уравнение выполняется при любом aa), с угловым коэффициентом k=−1/ak=-1/a.

Если a<0a<0, то k>0k>0 — такая прямая пересекает только нижнюю ветвь графика (ту, что ниже оси OxOx) ровно в одной точке — решение единственно для всех таких aa.

Если a>0a>0, то k<0k<0 — прямая, поворачиваясь, задевает график сразу в трёх точках, пока не станет касательной к нижней ветви. Условие касания — совпадение значений функций и их производных: 2x−1=−1a(x−2)−1,−2x2=−1a.\dfrac2x-1=-\dfrac1a(x-2)-1,\qquad -\dfrac2{x^2}=-\dfrac1a. Из второго уравнения a=x22a=\dfrac{x^2}{2}; подставляя в первое, после преобразований получаем x=x2⇒x=1x=x^2\Rightarrow x=1 (так как x≠0x\ne0), тогда a=12a=\dfrac12.

При a=12a=\dfrac12 прямая касается графика — получаем ровно две точки пересечения (одна — точка касания, вторая — обычная точка пересечения с другой веткой), поэтому это значение не подходит. При a>12a>\dfrac12 прямая уже не задевает третью точку — остаётся одно решение. При 0<a≤120<a\le\dfrac12 — три (или две) точки, что не даёт единственности.

Также заметим: при a→+∞a\to+\infty прямая стремится к горизонтальной y=−1y=-1, что подтверждает поведение при больших aa — единственная точка сохраняется.

Собирая все случаи: a≤0a\le0 (единственное решение) и a>12a>\dfrac12 (единственное решение). Итог: a∈(−∞;0]∪(12;+∞).a\in(-\infty;0]\cup\left(\dfrac12;+\infty\right).

Типичные ошибки

  • Забывают исключить x=0x=0 при делении второго уравнения, что может привести к потере ограничения на область определения.
  • Не проверяют случай a=0a=0 отдельно, теряя граничное значение в ответе.
  • Ошибочно включают точку касания a=1/2a=1/2 в ответ, не проверив, что там получается два (а не одно) решения.
Непонятно?

Похожие задачи