Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 3431
i

При каких зна­че­ни­ях па­ра­мет­ра a урав­не­ние x в квад­ра­те минус левая круг­лая скоб­ка 3a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка |x| плюс 2a в квад­ра­те минус a=0 имеет 4 раз­лич­ных ре­ше­ния?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

За­да­чу можно ре­шить двумя спо­со­ба­ми.

1-й спо­соб. Эту за­да­чу можно пе­ре­фор­му­ли­ро­вать так: «При каких зна­че­ни­ях а урав­не­ние

t в квад­ра­те минус левая круг­лая скоб­ка 3a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка t плюс 2a в квад­ра­те минус a=0

имеет два раз­лич­ных по­ло­жи­тель­ных корня?» Для на­ча­ла обо­зна­чим ис­ход­ное урав­не­ние (А), а урав­не­ние с за­ме­ной пе­ре­мен­ной (Б). Дей­стви­тель­но, если, с одной сто­ро­ны, урав­не­ние (Б) имеет два по­ло­жи­тель­ных корня t 1 и t 2  левая круг­лая скоб­ка t_1 не равно t_2 пра­вая круг­лая скоб­ка , то урав­не­ние (А) имеет че­ты­ре раз­лич­ных корня t_1; минус t_1; t_2; минус t_2. Более че­ты­рех кор­ней урав­не­ние (А) иметь не может, по­сколь­ку при x боль­ше или равно 0 и при х мень­ше 0 это урав­не­ние  — квад­рат­ное. С дру­гой сто­ро­ны, если урав­не­ние (А) имеет че­ты­ре раз­лич­ных корня, то они имеют вид u; −u; p; -p, и урав­не­ние (Б) имеет два раз­лич­ных по­ло­жи­тель­ных корня |u| и |р|. Най­дем за­ви­си­мость кор­ней урав­не­ния (Б) от па­ра­мет­ра а, вы­чис­лив дис­кри­ми­нант D урав­не­ния (А):

D= левая круг­лая скоб­ка 9a в квад­ра­те минус 6a плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка минус 4 левая круг­лая скоб­ка 2a в квад­ра­те минус a пра­вая круг­лая скоб­ка =a в квад­ра­те минус 2a плюс 1= левая круг­лая скоб­ка a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний t_1=a,t_2=2a минус 1. конец со­во­куп­но­сти .

Урав­не­ние (А) имеет че­ты­ре корня тогда и толь­ко тогда, когда од­но­вре­мен­но вы­пол­ня­ют­ся три усло­вия t_1 боль­ше 0, t_2 боль­ше 0, и t_1 не равно t_2. От­сю­да по­лу­ча­ем си­сте­му

 си­сте­ма вы­ра­же­ний a боль­ше 0,2a минус 1 боль­ше 0, 2a минус 1 не равно a конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний a боль­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,a не равно 1. конец си­сте­мы .

Ответ:  левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ; 1 пра­вая круг­лая скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка 1; плюс бес­ко­неч­ность пра­вая круг­лая скоб­ка .

 

За­ме­ча­ние

В том слу­чае, когда корни квад­рат­но­го урав­не­ния легко вы­ра­зить через па­ра­метр (т. е. дис­кри­ми­нант яв­ля­ет­ся квад­ра­том не­ко­то­ро­го вы­ра­же­ния), дан­ный спо­соб ре­ше­ния, ис­поль­зу­ю­щий явные вы­ра­же­ния для кор­ней, яв­ля­ет­ся одним из наи­бо­лее ра­ци­о­наль­ных. А как быть в общем слу­чае? При­во­ди­мый ниже 2-й спо­соб по­ка­зы­ва­ет (на дан­ной за­да­че), как можно по­лу­чить ре­ше­ние, не ис­поль­зуя явные вы­ра­же­ния для кор­ней со­от­вет­ству­ю­ще­го квад­рат­но­го урав­не­ния.

2-й спо­соб. Най­дем зна­че­ния па­ра­мет­ра а, для ко­то­рых урав­не­ние (Б) имеет два раз­лич­ных по­ло­жи­тель­ных корня t1 и t2. Из по­ло­жи­тель­но­сти кор­ней сле­ду­ет, по тео­ре­ме Виета, что ко­эф­фи­ци­ент при t от­ри­ца­те­лен, а сво­бод­ный член по­ло­жи­те­лен, т. е. имеет место си­сте­ма не­ра­венств:

 си­сте­ма вы­ра­же­ний 3a минус 1 боль­ше 0,2a в квад­ра­те минус a боль­ше 0, D боль­ше 0. конец си­сте­мы .

Об­рат­но, пусть при­ве­ден­ная выше си­сте­ма вы­пол­ня­ет­ся. По­ка­жем, что от­сю­да сле­ду­ет су­ще­ство­ва­ние двух по­ло­жи­тель­ных раз­лич­ных кор­ней урав­не­ния (Б). Для этого за­ме­тим, что каж­дое не­ра­вен­ство си­сте­мы имеет про­стой гео­мет­ри­че­ский смысл. Не­ра­вен­ство 3a минус 1 боль­ше 0 озна­ча­ет, что абс­цис­са вер­ши­ны гра­фи­ка квад­рат­но­го трех­чле­на f левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка =t в квад­ра­те минус левая круг­лая скоб­ка 3а минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка t плюс 2а в квад­ра­те минус a по­ло­жи­тель­на. Усло­вие 2a в квад­ра­те минус a боль­ше 0  — что этот гра­фик (па­ра­бо­ла) пе­ре­се­ка­ет ось Оу в верх­ней по­лу­плос­ко­сти, а усло­вие D боль­ше 0  — что вер­ши­на па­ра­бо­лы на­хо­дит­ся в ниж­ней по­лу­плос­ко­сти (см. рис.). От­сю­да сле­ду­ет, что корни квад­рат­но­го трех­чле­на f(t) по­ло­жи­тель­ны и раз­лич­ны, по­сколь­ку ветви па­ра­бо­лы на­прав­ле­ны вверх. Таким об­ра­зом, мы до­ка­за­ли: для того чтобы урав­не­ние (А) имело че­ты­ре раз­лич­ных корня, не­об­хо­ди­мо и до­ста­точ­но вы­пол­не­ние усло­вий 3a минус 1 боль­ше 0 и 2a в квад­ра­те минус a боль­ше 0, а также D боль­ше 0. Вос­поль­зо­вав­шись вы­ра­же­ни­ем

D= левая круг­лая скоб­ка 9a в квад­ра­те минус 6a плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка минус 4 левая круг­лая скоб­ка 2a в квад­ра­те минус a пра­вая круг­лая скоб­ка ,

за­пи­шем по­лу­чен­ные выше усло­вия в виде си­сте­мы не­ра­венств и решим ее:

 си­сте­ма вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка 3a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те минус 4 левая круг­лая скоб­ка 2a в квад­ра­те минус a пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше 0,3a минус 1 боль­ше 0, 2a в квад­ра­те минус a боль­ше 0 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний a в квад­ра­те минус 2a плюс 1 боль­ше 0,a боль­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби со­во­куп­ность вы­ра­же­ний a мень­ше 0,a боль­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец си­сте­мы . конец со­во­куп­но­сти . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те боль­ше 0,a боль­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний a не равно 1,a боль­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . конец си­сте­мы .

От­сю­да сле­ду­ет ответ за­да­чи.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

За за­да­ние (или за каж­дый из че­ты­рех пунк­тов сю­же­та из че­ты­рех за­да­ний)

вы­став­ля­ет­ся одна из сле­ду­ю­щих оце­нок:

+ (3 балла),    ± (2 балла),    ∓ (1 балл),    − (0 бал­лов)

При этом не­об­хо­ди­мо ру­ко­вод­ство­вать­ся сле­ду­ю­щим.

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нийБаллы
Вер­ное и пол­ное вы­пол­не­ние за­да­ния3
Ход ре­ше­ния вер­ный, ре­ше­ние до­ве­де­но до от­ве­та, но до­пу­щен один не­до­чет2
Ход ре­ше­ния вер­ный, ре­ше­ние до­ве­де­но до от­ве­та, но до­пу­ще­но два не­до­че­та или одна гру­бая ошиб­ка1
Осталь­ные слу­чаи0

К не­до­че­там от­но­сят­ся, на­при­мер: опис­ки, не­точ­но­сти в ис­поль­зо­ва­нии ма­те­ма­ти­че­ской сим­во­ли­ки; по­греш­но­сти на ри­сун­ках, не­до­ста­точ­но пол­ные обос­но­ва­ния; не­точ­но­сти в ло­ги­ке рас­суж­де­ний при срав­не­нии чисел, до­ка­за­тель­стве тож­деств или не­ра­венств; вы­чис­ли­тель­ные ошиб­ки, не по­вли­яв­шие прин­ци­пи­аль­но на ход ре­ше­ния и не упро­стив­шие за­да­чу, если за­да­ча не яв­ля­лась вы­чис­ли­тель­ной; за­ме­на стро­го знака не­ра­вен­ства не­стро­гим или на­о­бо­рот; не­вер­ное при­со­еди­не­ние либо ис­клю­че­ние гра­нич­ной точки из про­ме­жут­ка мо­но­тон­но­сти и ана­ло­гич­ные.

Гру­бы­ми ошиб­ка­ми яв­ля­ют­ся, на­при­мер: по­те­ря или при­об­ре­те­ние по­сто­рон­не­го корня; не­вер­ный отбор ре­ше­ния на про­ме­жут­ке при пра­виль­ном ре­ше­нии в общем виде; вы­чис­ли­тель­ная ошиб­ка в за­да­че на вы­чис­ле­ние; не­вер­ное из­ме­не­ние знака не­ра­вен­ства при умно­же­нии на от­ри­ца­тель­ное число, ло­га­риф­ми­ро­ва­нии или по­тен­ци­ро­ва­нии и т. п.


Задание парного варианта: 3437

? Источник: Вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Ба­зо­вые клас­сы, РФ, 1994 год, ра­бо­та 1, ва­ри­ант 1
? Классификатор: Урав­не­ния с па­ра­мет­ром
?
Сложность: 6 из 10