18. Задача с параметром: все задания
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение
$$\sqrt{x^2 -a^2} = \sqrt{3x^2 -(3a + 1)x + a}$$
имеет ровно один корень на отрезке $[0; 1]$.
1. Условия существования корней: $$\begin{cases}x^2-a^2\geq0 \quad(1) \\ 3x^2 (3a+1)x+a \geq0 \quad(2)\end{cases}$$
2. Возведение в квадрат и преобразование: $$x^2-a^2=3x^2-(3a+1)x+a$$ $$\Rightarrow 2x^2-(3a+1)x+a+a^2=0\quad(3)$$
3. Решение квадратного уравнения (3): Дискриминант: $$D=(3a+1)^2-8(a+a^2)=9a^2+6a+1-8a-8a^2=a^2-2a+1=(a-1)^2$$ Корни: $$x_1=\frac{(3a+1)-(a-1)}{4}=\frac{2a+2}{4}=\frac{a+1}{2}$$ $$x_2=\frac{(3a+1)+(a-1)}{4}=\frac{4a}{4}=a$$
4. Анализ корней на отрезке [0,1]:
Случай 1: $x=\frac{a+1}{2}$
- Должно быть $\frac{a+1}{2}\in[0,1]\Rightarrow a\in[-1,1]$
- Проверяем условие (1): $$\left(\frac{a+1}{2}\right)^2-a^2\geq0$$ $$\Rightarrow\frac{(a+1)^2}{4}-a^2\geq0$$ $$\Rightarrow(a+1)^2-4a^2\geq0$$ $$\Rightarrow-3a^2+2a+1\geq0$$ $$\Rightarrow3a^2-2a-1\leq0$$ Корни: $a=1$, $a=-\frac{1}{3}$. Решение неравенства: $a\in[-\frac{1}{3},1]$
Случай 2: $x=a$
- Должно быть $a\in[0,1]$
- Условие (1) выполняется автоматически: $a^2-a^2=0\geq0$
5. Количество корней на [0,1]:
Подслучай A: $a\in[-\frac{1}{3},0)$
- Только $x=\frac{a+1}{2}$ является корнем
- Проверка условия (2) для $x=\frac{a+1}{2}$: $$3\left(\frac{a+1}{2}\right)^2-(3a+1)\left(\frac{a+1}{2}\right)+a\geq0$$ $$\Rightarrow\frac{3(a^2+2a+1)}{4}-\frac{3a^2+4a+1}{2}+a\geq0$$ $$\Rightarrow\frac{-3a^2+2a+1}{4}\geq0$$ Это совпадает с условием (1), которое уже выполнено.
Подслучай B: $a\in[0,1)$
- Оба корня $x_1=\frac{a+1}{2}$ и $x_2=a$ принадлежат [0,1]
- Проверяем, когда они совпадают: $\frac{a+1}{2}=a\Rightarrow a=1$
Подслучай C: $a=1$
- Только один корень $x=1$
6. Итоговые условия для одного корня:
- $a\in[-\frac{1}{3},0)$
- $a=1$
Ответ: $$a\in\left[-\frac{1}{3};0\right)\cup\{1\}$$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение$$\frac{4x^2-a^2}{x^2+6x+9-a^2}=0$$имеет ровно два различных корня.
Преобразование уравнения:
Разложим числитель и знаменатель на множители:
$$\frac{(2x-a)(2x+a)}{(x+3-a)(x+3+a)}=0$$
Условия существования корней:
- Числитель равен нулю:
$$2x-a=0\quad\text{или}\quad2x+a=0\quad\Rightarrow\quad x=\frac{a}{2}\quad\text{или}\quad x=-\frac{a}{2}$$ - Знаменатель не равен нулю:
$$x+3-a\neq0\quad\text{и}\quad x+3+a\neq0\quad\Rightarrow\quad x\neq a-3\quad\text{и}\quad x\neq-a-3$$
Анализ корней:
- Уравнение имеет два корня $x=\frac{a}{2}$ и $x=-\frac{a}{2}$, если они различны и не совпадают с точками, обращающими знаменатель в ноль.
- Корни различны при $a\neq0$.
- Проверим, когда корни числителя совпадают с корнями знаменателя:
$$\frac{a}{2}=a-3\quad\Rightarrow\quad a=6$$
$$\frac{a}{2}=-a-3\quad\Rightarrow\quad a=-2$$
$$-\frac{a}{2}=a-3\quad\Rightarrow\quad a=2$$
$$-\frac{a}{2}=-a-3\quad\Rightarrow\quad a=-6$$
Исключение особых значений $a$:
- При $a=0$: уравнение имеет один корень $x=0$ (кратности 2).
- При $a=\pm2,\pm6$: один из корней числителя совпадает с корнем знаменателя, что приводит к потере одного корня.
Итоговые условия:
- Уравнение имеет ровно два различных корня при всех $a$, кроме $a=0,\pm2,\pm6$.
Ответ: $a\in(-\infty;-6)\cup(-6;-2)\cup(-2;0)\cup(0;2)\cup(2;6)\cup(6;+\infty)$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение$$\frac{9x^2-a^2}{x^2+8x+16-a^2}=0$$имеет ровно два различных корня.
Преобразование уравнения:
Разложим числитель и знаменатель на множители:
$$\frac{(3x-a)(3x+a)}{(x+4-a)(x+4+a)}=0$$
Условия существования корней:
- Числитель равен нулю:
$$3x-a=0\quad\text{или}\quad3x+a=0\quad\Rightarrow\quad x=\frac{a}{3}\quad\text{или}\quad x=-\frac{a}{3}$$ - Знаменатель не равен нулю:
$$x+4-a\neq0\quad\text{и}\quad x+4+a\neq0\quad\Rightarrow\quad x\neq a-4\quad\text{и}\quad x\neq-a-4$$
Анализ корней:
- Уравнение имеет два корня $x=\frac{a}{3}$ и $x=-\frac{a}{3}$, если они различны и не совпадают с точками, обращающими знаменатель в ноль.
- Корни различны при $a\neq0$.
- Проверим, когда корни числителя совпадают с корнями знаменателя:
$$\frac{a}{3}=a-4\quad\Rightarrow\quad a=6$$
$$\frac{a}{3}=-a-4\quad\Rightarrow\quad a=-3$$
$$-\frac{a}{3}=a-4\quad\Rightarrow\quad a=3$$
$$-\frac{a}{3}=-a-4\quad\Rightarrow\quad a=-6$$
Исключение особых значений $a$:
- При $a=0$: уравнение имеет один корень $x=0$ (кратности 2).
- При $a=\pm3,\pm6$: один из корней числителя совпадает с корнем знаменателя, что приводит к потере одного корня.
Итоговые условия:
- Уравнение имеет ровно два различных корня при всех $a$, кроме $a=0,\pm3,\pm6$.
Ответ: $a\in(-\infty;-6)\cup(-6;-3)\cup(-3;0)\cup(0;3)\cup(3;6)\cup(6;+\infty)$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение$$\frac{2a-x^2-3x}{x+a^2}=0$$имеет ровно два различных корня.
Преобразование уравнения:
Уравнение равносильно системе:
$$\begin{cases}2a-x^2-3x=0,\\x+a^2\neq0 \end{cases} \Leftrightarrow \begin{cases} a=\frac{x^2+3x}{2},\\ x\neq-a^2\end{cases}$$
Анализ корней:
- Квадратное уравнение $x^2+3x-2a=0$ имеет:
- Дискриминант $D=9+8a$
- Два различных корня при $D>0$ ($a>-\frac{9}{8}$)
- Исключаем случаи, когда корень совпадает с запретным значением:
$$x=-a^2$$
Подставляя в уравнение:
$$2a-(-a^2)^2-3(-a^2)=0\Rightarrow2a-a^4+3a^2=0\Rightarrow a(a^3-3a-2)=0$$
Решения: $a=-1$, $a=0$, $a=2$
Особые случаи:
- При $a=-\frac{9}{8}$: один корень (кратности 2)
- При $a=-1$, $a=0$, $a=2$: один корень теряется
Итоговые условия:
- Два различных корня при:
$$a\in\left(-\frac{9}{8};-1\right)\cup(-1;0)\cup(0;2)\cup(2;+\infty)$$
Ответ: $a\in\left(-\frac{9}{8};-1\right)\cup(-1;0)\cup(0;2)\cup(2;+\infty)$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение$$\frac{x^2-4x+a}{5x^2-6ax+a^2}=0$$имеет ровно два различных решения.
Преобразование уравнения:
Уравнение равносильно системе:
$$\begin{cases} x^2-4x+a=0 \\ 5x^2-6ax+a^2 \neq0 \end{cases} \Leftrightarrow \begin{cases} a=-x^2+4x \\a \neq x \\ a\neq 5x \end{cases}$$
Анализ корней:
- Квадратное уравнение $x^2-4x+a=0$ имеет:
- Дискриминант $D=16-4a$
- Два различных корня при $D>0$ ($a<4$)
- Исключаем случаи, когда корень совпадает с запретными значениями:
$$a=x: -x^2+4x=x\Rightarrow x=0,3$$
$$a=5x: -x^2+4x=5x\Rightarrow x=0,-1$$
Особые случаи:
- При $a=4$: один корень (кратности 2)
- При $a=0,3,-5$: один корень теряется
Итоговые условия:
- Два различных корня при:
$$a\in(-\infty;-5)\cup(-5;0)\cup(0;3)\cup(3;4)$$
Ответ: $a\in(-\infty;-5)\cup(-5;0)\cup(0;3)\cup(3;4)$
Найдите все значения параметра $a$, при которых уравнение$$\frac{x^2-2x+a^2-4a}{x^2-a}=0$$имеет ровно два различных решения.
Преобразование уравнения:
Уравнение равносильно системе:
$$\begin{cases} x^2-2x+a^2-4a=0 \\ x^2-a\neq0 \end{cases}$$
Анализ числителя:
- Уравнение окружности: $(x-1)^2+(a-2)^2=5$
- Центр в точке $(1,2)$, радиус $\sqrt{5}$
- Границы по $a$: $2-\sqrt{5}<a<2+\sqrt{5}$
Анализ знаменателя:
- Парабола $a=x^2$
- Точки пересечения с окружностью:
- $(0,0)$: $a=0$
- $(2,4)$: $a=4$
- $(-1,1)$: $a=1$ (точка касания)
Условия для двух решений:
- Два различных корня числителя при $a\in(2-\sqrt{5},2+\sqrt{5})$
- Исключаем точки, где корни совпадают с нулями знаменателя:
$$a\neq0,\quad a\neq1,\quad a\neq4$$
Итоговые условия:
- Два различных решения при:
$$a\in(2-\sqrt{5};0)\cup(0;1)\cup(1;4)\cup(4;2+\sqrt{5})$$
Ответ: $a\in(2-\sqrt{5};0)\cup(0;1)\cup(1;4)\cup(4;2+\sqrt{5})$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение $$(5x + |x -a^2| -4|x + 1| -a^2)^2 + (a + 2)(5x + |x -a^2| -4|x + 1| -a^2) + 1 = 0$$ имеет ровно два различных корня.
Введение замены:
Обозначим $f(x) = 5x + |x -a^2| -4|x + 1| -a^2$. Тогда уравнение принимает вид:
$$t^2 + (a+2)t + 1 = 0, \quad \text{где} \quad t = f(x)$$
Анализ функции $f(x)$:
Раскрываем модули для трёх случаев: $$f(x) = \begin{cases} 8x, & x \leq -1 \\ -4, & -1 < x < a^2 \\ 2x- 4 -a^2, & x \geq a^2 \end{cases}$$
Функция $f(x)$ является неубывающей, причём:
- При $x \leq -1$: линейная функция с коэффициентом 8
- На интервале $(-1, a^2)$: постоянное значение $-4$
- При $x \geq a^2$: линейная функция с коэффициентом 2
Условия для корней:
- Каждому значению $t \neq -4$ соответствует ровно один $x$
- Значению $t = -4$ соответствует бесконечно много решений на интервале $(-1, a^2)$
- Для получения ровно двух различных корней необходимо:
- Квадратное уравнение относительно $t$ имеет два различных решения
- Ни одно из решений не равно $-4$
Решение квадратного уравнения:
Условия для уравнения $t^2 + (a+2)t + 1 = 0$:$$\begin{cases}D = (a+2)^2 -4 > 0 \\(-4)^2 + (a+2)(-4) + 1 \neq 0\end{cases} \Rightarrow \begin{cases} a^2 + 4a > 0 \\ a \neq \frac{9}{4}\end{cases}$$
Решения:
$$a \in (-\infty; -4) \cup (0; +\infty) \quad \text{и} \quad a \neq \frac{9}{4}$$
Итоговый ответ:
Объединяя все условия, получаем:
$$a \in (-\infty; -4) \cup \left(0; \frac{9}{4}\right) \cup \left(\frac{9}{4}; +\infty\right)$$
Ответ: $a\in(-\infty;-4)\cup\left(0;\frac{9}{4}\right)\cup\left(\frac{9}{4};+\infty\right)$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение$$(|x-a-1|+|x-a+1|)^2+a(|x-a-1|+|x-a+1|)+a^2-16=0$$имеет ровно два различных корня.
Введение замены:
Обозначим $t=|x-a-1|+|x-a+1|$. Уравнение принимает вид:
$$t^2+at+(a^2-16)=0$$
Анализ функции $t(x)$:
Раскрываем модули:$$t(x)=\begin{cases}-2x+2a, & x\leq a-1 \\ 2, & a-1<x<a+1 \\ 2x-2a, & x\geq a+1 \end{cases}$$
Функция $t(x)$ принимает:
- Значение $t=2$ на интервале $(a-1,a+1)$
- Значения $t>2$ вне этого интервала
- Значения $t<2$ не существуют
Условия для корней:
Для получения ровно двух корней необходимо:
- Квадратное уравнение имеет:
а) Два различных корня $t_1<22$ (кратности 2)
Случай 1 (два корня):
Условие $f(2)<0$:
$$4+2a+a^2-16<0\Rightarrow a^2+2a-12<0$$
Решение:
$$a\in(-1-\sqrt{13},-1+\sqrt{13})$$
Случай 2 (один корень):
Условия:$$\begin{cases} D=a^2-4(a^2-16)=0 \\ t_{верш}=-\frac{a}{2}>2 \end{cases} \Rightarrow \begin{cases}3a^2=64 \\ a<-4 \end{cases} $$
Решение:
$$a=-\frac{8\sqrt{3}}{3}$$
Итоговый ответ:
Объединяя оба случая:
$$a\in(-1-\sqrt{13}, -1+\sqrt{13}) \cup \{-\frac{8\sqrt{3}}{3} \}$$
Ответ: $a\in(-1-\sqrt{13},-1+\sqrt{13})\cup\{-\frac{8\sqrt{3}}{3}\}$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение
$$x^{10}+(a-2|x|)^5+x^2+a-2|x|=0$$
имеет более трёх различных решений.
Преобразование уравнения:
Перепишем уравнение в виде:
$$x^{10}+x^2=-(a-2|x|)^5-a+2|x|$$
Используя замену $f(t)=t^5+t$, получаем:
$$f(x^2)=f(2|x|-a)$$
Анализ функции:
Функция $f(t)=t^5+t$ строго возрастает на всей области определения, следовательно:
$$x^2=2|x|-a$$
Замена переменной:
Пусть $y=|x|\geq0$, тогда:
$$y^2-2y+a=0$$
Условия для решений:
Для получения более трёх различных решений необходимо:
- Два различных положительных корня $y_1,y_2>0$
- Условия:
$$D=4-4a>0$$
$$y_1+y_2=2>0$$
$$y_1y_2=a>0$$
Решение неравенств:
Из условий получаем:
$$0<a<1$$
Количество решений:
При $0<a<1$:
- Каждому $y\in(0,1)$ соответствуют два различных $x$
- Значению $y=0$ соответствует $x=0$
- Всего получаем четыре различных решения
Ответ: $a\in(0;1)$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение
$(1-(x+2a+1)^2)^3-(1-(x+2a+1)^2)^2=3^{3|x-2a|}-3^{2|x-2a|}$
имеет хотя бы один корень.
Преобразуем уравнение:
Обозначим $t=x+2a+1$ и $s=|x-2a|$. Тогда: $$(1-t^2)^3-(1-t^2)^2=3^{3s}-3^{2s}$$
Факторизуем:
$$(1-t^2)^2(1-t^2-1)=3^{2s}(3^s-1)$$ $$-t^2(1-t^2)^2=3^{2s}(3^s-1)$$
Анализируем:
Левая часть $≤0,$ правая $≥0 ⇒$ обе части $=0$:$$\begin{cases}t^2(1-t^2)^2=0 \\3^{2s}(3^s-1)=0\end{cases}$$
Решаем систему:
- Из второго: $3^s=1 ⇒ s=0 ⇒ x=2a$
- Из первого: $t=0$ или $t=±1 ⇒ x+2a+1=0$ или $x+2a+1=±1$
Находим $a$:
Подставляем $x=2a$:
$$4a+1=0 ⇒ a=-1/4$$ $$4a+1=1 ⇒ a=0$$ $$4a+1=-1 ⇒ a=-1/2$$
Проверяем:
- При $a=-1/2$: $x=-1$ — корень
- При $a=-1/4$: $x=-1/2$ — корень
- При $a=0$: $x=0$ — корень
Пояснение:
Решения есть только при этих $a$, когда обе части уравнения одновременно равны нулю. Для других $a$ решений нет.
Ответ: ${-\dfrac{1}{2}, -\dfrac{1}{4}, 0}$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение$$(2+|x+a|)^3-(2+|x+a|)^2=(3-x^2-2ax-2a^2)^3-(3-x^2-2ax-2a^2)^2$$имеет хотя бы один корень.
Преобразование уравнения:
Введем функцию $f(t)=t^3-t^2$. Тогда уравнение можно записать как:
$$f(2+|x+a|)=f(3-x^2-2ax-2a^2)$$
Анализ функции $f(t)$:
- При $t\leq1$: $f(t)=t^2(t-1)\leq0$
- При $t>1$: $f(t)$ возрастает и положительна
- Так как $2+|x+a|\geq2>1$, то уравнение равносильно:
$$2+|x+a|=3-x^2-2ax-2a^2$$
Упрощение уравнения:
Перепишем в виде:
$$(x+a)^2+|x+a|+a^2-1=0$$
Сделаем замену $y=|x+a|\geq0$:
$$y^2+y+a^2-1=0$$
Геометрическая интерпретация:
Уравнение можно представить как:
$$\left(y+\dfrac{1}{2}\right)^2+a^2=\dfrac{5}{4}$$
Это уравнение окружности с центром в $(-\dfrac{1}{2},0)$ и радиусом $\dfrac{\sqrt{5}}{2}$.
Условия существования корней:
Для существования неотрицательных решений $y\geq0$ необходимо:
$$-1\leq a\leq1$$
Пояснение:
Уравнение имеет решения при всех $a$ из отрезка $[-1,1]$, так как только в этом случае окружность пересекает область неотрицательных значений $y$.
Ответ: $a\in[-1,1]$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение $$a^2 -x^2 + 2|x| -1 = 0$$имеет ровно два различных решения.
Случай 1: $x \geq 0$
$$a^2 -x^2 + 2x -1 = 0 \Rightarrow a^2 = (x-1)^2$$
Решения:
$$x = 1 + a \quad \text{и} \quad x = 1 -a$$ Случай 2: $x < 0$
$$a^2 -x^2 -2x -1 = 0 \Rightarrow a^2 = (x+1)^2$$
Решения:
$$x = -1 + a \quad \text{и} \quad x = -1 -a$$
Анализ решений:
- При $|a| > 1$:
- Для $x \geq 0$: два решения (одно положительное, одно отрицательное)
- Для $x < 0$: два решения (одно положительное, одно отрицательное)
- Но только два решения будут различными
- При $a = 0$:
$$x = \pm1$$
Ровно два решения - При $0 < |a| < 1$:
Получаем четыре различных решения - При $|a| = 1$:
Три решения (одно совпадает)
Пояснение:
Графически это соответствует значениям параметра $a$, при которых горизонтальная прямая $y = a^2$ пересекает преобразованный график функции $y = x^2 -2|x| + 1$ ровно в двух точках. Это происходит при $a^2 > 1$ (два решения по модулю) и при $a = 0$ (два симметричных решения).
Итоговые условия:
Уравнение имеет ровно два различных решения при:
$$a \in (-\infty, -1) \cup {0} \cup (1, +\infty)$$
Ответ: $a \in (-\infty, -1) \cup {0} \cup (1, +\infty)$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение $$a^2 -a x -2x^2 -6a + 3x + 9|x| = 0$$ имеет ровно $4$ различных решения.
Случай 1: $x > 0$
Уравнение принимает вид:
$$a^2 -a x -2x^2 -6a + 12x = 0$$
Решаем относительно $a$:
$$a = \frac{x + 6 \pm (3x -6)}{2} \Rightarrow a = 2x \quad \text{или} \quad a = 6 -x$$
Обратная замена:
$$x = \frac{a}{2} \quad \text{или} \quad x = 6 -a$$
Условие $x > 0$ дает $0 < a < 6$.
Случай 2: $x < 0$
Уравнение принимает вид:
$$a^2 -a x -2x^2 -6a -6x = 0$$
Решаем относительно $a$:
$$a = \frac{x + 6 \pm (3x + 6)}{2} \Rightarrow a = 2x + 6 \quad \text{или} \quad a = -x$$
Обратная замена:
$$x = \frac{a -6}{2} \quad \text{или} \quad x = -a$$
Условие $x < 0$ дает $0 < a < 6$.
Условия для $4$ различных решений:
- Все корни должны быть различны:
$$\frac{a}{2} \neq 6 -a \quad \text{и} \quad -a \neq \frac{a -6}{2}$$
$$\Rightarrow a \neq 4 \quad \text{и} \quad a \neq 2$$ - Интервал параметра: $0 < a < 6$
Ответ: $a \in (0, 2) \cup (2, 4) \cup (4, 6)$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение$$|a-2|x^4-2ax^2+|a-12|=0$$имеет хотя бы два различных корня.
Замена переменной:
Положим $t=x^2\geq0$. Уравнение принимает вид:
$$|a-2|t^2-2at+|a-12|=0$$
Пояснение:
Уравнение имеет два различных корня, когда соответствующее квадратное уравнение относительно $t=x^2$ имеет один положительный корень (что дает два корня для $x$).
Анализ случаев: Случай $a=2$:
Уравнение становится линейным:
$$-4t+10=0 \Rightarrow t=2.5$$
Что дает два корня $x=\pm\sqrt{2.5}$
Случай $a\neq2$:
Квадратное уравнение относительно $t$:
$$f(t)=|a-2|t^2-2at+|a-12|=0$$
Условия существования положительного корня:
- $D=4a^2-4|a-2|\cdot|a-12|\geq0$
- $\frac{a}{|a-2|}>0$ (вершина параболы в положительной области)
Решение неравенств:
$$a^2\geq|a-2|\cdot|a-12|$$
Преобразуем:
$$(7a-12)(a^2-7a+12)\geq0$$
Решение:
$$\frac{12}{7}\leq a\leq3 \quad \text{или} \quad a\geq4$$
Учет дополнительных условий:
- При $a>0$ и $a\neq2$
- Объединяя с $a=2$, получаем:
$$\left[\frac{12}{7},3\right]\cup[4,+\infty)$$
Ответ: $\left[\frac{12}{7},3\right]\cup[4,+\infty)$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение$$a|x+1|+(1-a)|x-1|+2=0$$ имеет ровно два различных корня.
Случай 1: $x<-1$: $$-a(x+1)-(1-a)(x-1)+2=0$$ $$-x-2a+3=0$$ $$x=-2a+3$$ $$-2a+3<-1\ \Rightarrow \ a>2$$
Случай 2: $-1\leq x\leq1$: $$a(x+1)-(1-a)(x-1)+2=0$$ $$(2a-1)x+3=0$$$$x=\frac{3}{1-2a}$$ $$\begin{cases} \dfrac{3}{1-2a}\geq-1 \\ \dfrac{3}{1-2a}\leq1 \end{cases}$$ $$a\leq-1 \ или \ a\geq2$$
Случай 3: $x>1$:
$$a(x+1)+(1-a)(x-1)+2=0$$ $$x+2a+1=0$$ $$x=-2a-1$$$$-2a-1>1\ \Rightarrow\ a<-1$$
Анализ количества решений:
- При $a<-1$: решения из случаев 2 и 3
- При $a>2$: решения из случаев 1 и 2
- При $-1\leq a\leq2$: только одно решение или нет решений
Итоговый ответ:
Уравнение имеет ровно два различных корня при $a<-1$ или $a>2$.
Ответ: $a\in(-\infty,-1)\cup(2,+\infty)$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение $$\left|x+\frac{a^2}{x}+1\right|+\left|x+\frac{a^2}{x}-1\right|=2$$имеет хотя бы один корень.
Замена переменной:
Положим $t=x+\frac{a^2}{x}$. Уравнение принимает вид:
$$|t+1|+|t-1|=2$$
Анализ уравнения с модулями:
Решением являются все $t\in[-1,1]$, так как:
- При $t>1$: $2t=2$ ⇒ $t=1$ (не удовлетворяет условию)
- При $t<-1$: $-2t=2$ ⇒ $t=-1$ (не удовлетворяет условию)
- При $-1\leq t\leq1$: тождество $2=2$
Условие существования решений:
Необходимо, чтобы существовало $x\neq0$ такое, что:
$$-1\leq x+\frac{a^2}{x}\leq1$$
Оценка выражения:
- Для $x>0$: $x+\frac{a^2}{x}\geq2|a|$ (по неравенству Коши)
- Для $x<0$: $x+\frac{a^2}{x}\leq-2|a|$
Анализ неравенств:
Чтобы существовало решение, должно выполняться:
$$2|a|\leq1$$
так как минимальное значение $|x+\frac{a^2}{x}|$ равно $2|a|$.
Ответ: $a\in\left[-\dfrac{1}{2},\dfrac{1}{2}\right]$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение $$|x^2-2ax+7|=|6a-x^2-2x-1|$$ имеет более двух корней.
Преобразование уравнения:
Возведем обе части в квадрат:
$$(x^2-2ax+7)^2=(6a-x^2-2x-1)^2$$
Разложение на множители:
Используем формулу разности квадратов:
$$(x^2-2ax+7-6a+x^2+2x+1)(x^2-2ax+7+6a-x^2-2x-1)=0$$
Упрощение:
Получаем систему:
$$\begin{cases}2x^2+(2-2a)x+8-6a=0 \\-2(a+1)x+6a+6=0\end{cases}$$
Случай 1: $a=-1$
Первое уравнение: $2x^2+4x+14=0$ (нет решений)
Второе уравнение: $0=0$ (бесконечно много решений)
⇒ Уравнение имеет бесконечно много корней
Случай 2: $a\neq-1$
Второе уравнение дает: $x=3$
Подставляем в первое уравнение:
$$18+(2-2a)3+8-6a=0 ⇒ a=\frac{8}{3}$$ Для первого уравнения:
$$D=(2-2a)^2-4\cdot2\cdot(8-6a)>0$$
$$a^2+10a-15>0$$
Решение: $a<-5-2\sqrt{10}$ или $a>-5+2\sqrt{10}$
Итоговые условия:
Уравнение имеет более двух корней при:
- $a=-1$
- $a\in(-\infty,-5-2\sqrt{10})$
- $a\in(-5+2\sqrt{10},\frac{8}{3})\cup(\frac{8}{3},+\infty)$
Ответ: $a\in(-\infty,-5-2\sqrt{10})\cup\{-1\}\cup(-5+2\sqrt{10},\dfrac{8}{3})\cup(\dfrac{8}{3},+\infty)$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение $$a^2-4x^2+8|x|-4=0$$ имеет ровно два различных корня.
Случай 1: $x\geq0$
Уравнение принимает вид:
$$a^2=4(x-1)^2$$
Решения:
$$x_1=\frac{a+2}{2},\quad x_2=\frac{2-a}{2}$$
Условия:
- $x_1\geq0$ при $a\geq-2$
- $x_2\geq0$ при $a\leq2$
- При $a=0$: $x_1=x_2=1$
Случай 2: $x<0$
Уравнение принимает вид:
$$a^2=4(x+1)^2$$
Решения:
$$x_3=\frac{a-2}{2},\quad x_4=-\frac{2+a}{2}$$
Условия:
- $x_3<0$ при $a<2$
- $x_4<0$ при $a>-2$
- При $a=0$: $x_3=x_4=-1$
Анализ количества корней:
- При $a<-2$: корни $x_2$ и $x_3$ (2 корня)
- При $a=-2$: корни $x_1=0$, $x_2=2$, $x_3=-2$ (3 корня)
- При $-2<a<0$: все 4 корня различны
- При $a=0$: $x_1=x_2=1$ и $x_3=x_4=-1$ (2 корня)
- При $0<a<2$: все 4 корня различны
- При $a=2$: корни $x_1=2$, $x_2=0$, $x_4=-2$ (3 корня)
- При $a>2$: корни $x_1$ и $x_4$ (2 корня)
Итоговый ответ:
Уравнение имеет ровно два различных корня при:
$$a<-2,\quad a=0,\quad a>2$$
Ответ: $a\in(-\infty,-2)\cup{0}\cup(2,+\infty)$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение
$$\sqrt{4x-3}\cdot\ln(5x-a)=\sqrt{4x-3}\cdot\ln(6x+a)$$
имеет ровно один корень на отрезке $[0;1]$.
Преобразование уравнения:
$$\sqrt{4x-3}\cdot(\ln(5x-a)-\ln(6x+a))=0$$
Случай 1: $\sqrt{4x-3}=0$
$$\begin{cases}x=\frac{3}{4}\\5x-a>0\\6x+a>0\end{cases}\Rightarrow\begin{cases} x=\frac{3}{4}\\ a<\frac{15}{4}\ a>-\frac{9}{2} \end{cases}\Rightarrow a\in\left(-\frac{9}{2},\frac{15}{4}\right)$$
Случай 2: $\ln(5x-a)=\ln(6x+a)$
$$\begin{cases}5x-a=6x+a\\5x-a>0\\4x-3\geq0\end{cases}\Rightarrow\begin{cases}x=-2a\\ a<0\\ a\leq-\dfrac{3}{8} \end{cases}$$
Условия для одного корня:
- Корень $x=\dfrac{3}{4}$ существует при $a\in\left(-\dfrac{9}{2},\dfrac{15}{4}\right)$
- Корень $x=-2a$ существует при $a\leq-\dfrac{3}{8}$ и принадлежит $[0;1]$ при $a\in\left[-\dfrac{1}{2},-\dfrac{3}{8}\right]$
- При $a=-\dfrac{3}{8}$ корни совпадают
Ответ: $a\in\left(-\dfrac{9}{2},-\dfrac{1}{2}\right)\cup\left[-\dfrac{3}{8},\dfrac{15}{4}\right)$
Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение$$\sqrt{x+2a-1}+\sqrt{x-a}=1$$имеет хотя бы один корень.
Область определения функции:
- $\sqrt{x+2a-1}$ определено при $x\geq1-2a$
- $\sqrt{x-a}$ определено при $x\geq a$
- Общая область: $x\geq\max(1-2a,a)$
Случай 1: $a\geq\frac{1}{3}$
- Область определения: $x\geq a$
- Наименьшее значение: $f(a)=\sqrt{3a-1}\leq1$
- Решение: $\frac{1}{3}\leq a\leq\frac{2}{3}$
Случай 2: $a<\frac{1}{3}$
- Область определения: $x\geq1-2a$
- Наименьшее значение: $f(1-2a)=\sqrt{1-3a}\leq1$
- Решение: $0\leq a<\frac{1}{3}$
Объединение решений:
$$0\leq a\leq\frac{2}{3}$$
Ответ: $a\in\left[0,\dfrac{2}{3}\right]$