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

ЕГЭ Математика (профиль)Задание 18Системы с параметромКомбинация прямых

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

 система выражений левая круглая скобка x в квадрате плюс y в квадрате минус 2 правая круглая скобка умножить на корень из: начало аргумента: левая круглая скобка y плюс ax минус 1 правая круглая скобка левая круглая скобка y плюс ax правая круглая скобка конец аргумента = 0, |x| плюс |y| = 2 конец системы .

имеет ровно семь решений.

В подтеме 96 задач
Разбор
Главная идея: Разбить уравнение на две несовместные системы: пересечение пары параллельных прямых с квадратом (всегда 4 точки) и пересечение вписанной окружности с квадратом (4 фиксированные точки касания), из которых при выполнении строгого неравенства остаются лишь некоторые — нужно подобрать aa так, чтобы ровно 3 из 4 точек касания удовлетворяли неравенству.

Уравнение (x2+y2−2)A=0(x^2+y^2-2)\sqrt{A}=0, где A=(y+ax−1)(y+ax)A=(y+ax-1)(y+ax), распадается на два непересекающихся случая: 1) A=0A=0 (корень тогда определён и равен нулю) и 2) x2+y2−2=0x^2+y^2-2=0 при A>0A>0 (иначе решение уже учтено в первом случае). Значит исходная система равносильна объединению систем (∗) {A=0, ∣x∣+∣y∣=2},(∗∗) {x2+y2=2, ∣x∣+∣y∣=2, A>0}.(*)\ \{A=0,\ |x|+|y|=2\},\qquad (**)\ \{x^2+y^2=2,\ |x|+|y|=2,\ A>0\}. Прямые y=−axy=-ax и y=−ax+1y=-ax+1 проходят через точки (0,0)(0,0) и (0,1)(0,1), лежащие внутри квадрата ∣x∣+∣y∣=2|x|+|y|=2; каждая прямая через внутреннюю точку выпуклой фигуры пересекает её границу ровно в двух точках, а сами прямые не совпадают. Поэтому система (*) при любом aa даёт ровно 4 решения. Окружность x2+y2=2x^2+y^2=2 вписана в квадрат и касается его сторон в точках (1,1),(1,−1),(−1,1),(−1,−1)(1,1),(1,-1),(-1,1),(-1,-1) — это единственные общие точки окружности и квадрата. Значит решения (**) — это те из этих четырёх точек, где A>0A>0. Чтобы всего получилось 7 решений, нужно, чтобы ровно 3 из четырёх точек давали A>0A>0. Подставляя координаты, получаем неравенства: (1,1)(1,1): a(a+1)>0a(a+1)>0; (1,−1)(1,-1): (a−2)(a−1)>0(a-2)(a-1)>0; (−1,1)(-1,1): a(a−1)>0a(a-1)>0; (−1,−1)(-1,-1): (a+2)(a+1)>0(a+2)(a+1)>0. Анализируя знаки на промежутках между критическими точками −2,−1,0,1,2-2,-1,0,1,2 (с проверкой самих этих точек), находим, что ровно три из четырёх неравенств выполняются при a∈[−2;−1)∪(−1;0)∪(0;1)∪(1;2]a\in[-2;-1)\cup(-1;0)\cup(0;1)\cup(1;2].

Типичные ошибки

  • Забывают учесть условие A>0A>0 для второго случая и считают, что все 4 точки окружности всегда являются решениями
  • Не проверяют, что прямые из первого случая всегда дают ровно 4 точки пересечения с квадратом, независимо от aa
  • Ошибки при решении квадратных неравенств для каждой из четырёх точек и при объединении полученных промежутков
Непонятно?

Похожие задачи