Сколько решений в зависимости от параметра a имеет уравнение
Решим задачу двумя способами.
Ⅰ способ. Переписав уравнение в виде рассмотрим на совместном рисунке графики функций
и
(см. рис.). Первый график y1 не зависит от а и имеет вид графика функции
с вершиной в точке
График функции
— прямая, проходящая через начало координат.
Будем изменять значения параметра a от до
и определять соответствующее количество точек пересечения двух графиков
и
Нетрудно видеть, что имеются три критических значения параметра
и
при
график
параллелен одной из ветвей графика
а при
прямая
проходит через вершину графика
При изменении a от до
прямая
поворачивается по направлению против часовой стрелки между состояниями, близкими к вертикальным.
Если то, как видно из рисунка, графики пересекаются только в одной точке. При
график
пересекает график
в двух точках (т. е. исходное уравнение имеет два решения). При
имеется только одна точка пересечения двух графиков (вершина
график y1). Если
то графики y1 и y2 не пересекаются. И, наконец, при
оба графика пересекаются в одной точке.
Ответ: при — нет решений; при
— 1 решение; при
— 2 решения.
Ⅱ способ. Перепишем уравнение в виде где
не является корнем данного уравнения, и, таким образом, оно равносильно уравнению
а это уравнение имеет столько же решений, сколько и уравнение
Построим график функции (см. рис.)
которую можно записать иначе:
Рассмотрим, какие значения и сколько раз принимает данная функция. Из графика хорошо видно, что каждое значение из интервала она принимает один раз, а значения из промежутка
не принимает вообще. Значение
функция принимает один раз, каждое значение из интервала
— два раза, а значение из промежутка
— один раз. Таким образом, исходное уравнение при
не имеет решений, при
и
имеет одно решение, а при
два решения.
Ⅲ способ. Уравнение распадается на две системы:
Первая система при решений не имеет, а при
примет вид
и должно выполняться условие
т. е. или
Таким образом, первая система имеет одно решение при
и не имеет решений при
Вторая система при
может иметь одно решение
если оно удовлетворяет неравенству
Следовательно, вторая система при имеет одно решение, а при
решений не имеет. Таким образом, получаем результаты, которые показаны на рисунке, «закрашенная» часть кружочка отвечает случаю существования решения соответствующей системы, — при выделенном значении параметра.
Заметим, что в силу несовместимости неравенств и
системы имеют разные решения. Мы получаем, таким образом, следующие результаты для количества решений исходного уравнения при каждом значении параметра a (рисунок наглядно это показывает):
— нет решений,
и
— одно решение,
— два решения.
Замечание. Учащийся не обязан рассматривать изменение значений параметра в определенном порядке, подобно тому, как мы делали при решении этой задачи первыми двумя способами. Например, при решении аналогичной задачи варианта Ⅱ мы намеренно не придерживаемся естественного упорядочения. Вместе с тем убеждены, что упорядочение перебора (там, где это возможно) значений переменной, параметра — весьма полезный и в определенном смысле необходимый прием рационализации решения задачи и страхования от некоторых типов ошибок.
Задание парного варианта: 3545

