Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых система[NEWLINE] $ \begin{cases} 5\cdot 2^{|x|} + 6|x| + 7 = 5y + 6x^2 - a,\\[2pt] x^2 + y^2 = 1 \end{cases} $[NEWLINE] имеет единственное решение.
Заметим, что оба уравнения не меняются при замене $x \to -x$ (переменная $x$ входит лишь через $|x|$ и $x^2$). Поэтому вместе с парой $(x;\,y)$ решением является и $(-x;\,y)$. Значит, единственное решение возможно лишь при $x = 0$ — с этого и начинаем.[NEWLINE] Если $x = 0$:[NEWLINE] $5\cdot 2^0 + 6\cdot|0| + 7 = 5y + 6\cdot 0^2 - a \;\Rightarrow\; $$12 = 5y - a \;\Rightarrow\; a = 5y - 12,$[NEWLINE] а из второго уравнения $y^2 = 1 \Rightarrow y = \pm 1$. Отсюда два претендента: [NEWLINE] $ \begin{cases} a = 5\cdot 1 - 12 \\ y = 1 \end{cases} \Rightarrow a = -7 \quad (1), \qquad $ $ \begin{cases} a = 5\cdot(-1) - 12 \\ y = -1 \end{cases} \Rightarrow a = -17 \quad (2). $[NEWLINE] При любом другом $a$ единственного решения быть не может. Оба претендента проверяем, так как это необходимое условие, но не достаточное.[NEWLINE] \(\)[NEWLINE] Проверка (1): $a = -7$. Система принимает вид $ \begin{cases} 5\left(2^{|x|} - y\right) = 6\left(x^2 - |x|\right) & (3)\\[2pt] x^2 + y^2 = 1 & (4) \end{cases} $[NEWLINE] Исследуем (3) при $x \in [-1;\,1]$ и $y \in [-1;\,1]$, т.к. (4) — окружность радиуса $1$.[NEWLINE] - $x^2 - |x| \le 0$, поскольку при $x \in [-1;\,1]$ имеем $x^2 \le |x|$ $\Rightarrow\; 6\left(x^2 - |x|\right) \le 0$;[NEWLINE] - $|x| \in [0;\,1] \Rightarrow 2^{|x|} \in [1;\,2]$; из $-1 \le y \le 1$ следует $-1 \le -y \le 1$, значит[NEWLINE] $1 - 1 \le 2^{|x|} - y \le 2 + 1 \;\Rightarrow\; 0 \le 2^{|x|} - y \le 3 \;\Rightarrow\; 5\left(2^{|x|} - y\right) \ge 0.$[NEWLINE] \(\)[NEWLINE] Вывод: неотрицательная часть равна неположительной только при нуле слева и справа:[NEWLINE] $ \begin{cases} 2^{|x|} - y = 0,\\ x^2 - |x| = 0 \end{cases} $ $\;\Rightarrow\; |x|\left(|x| - 1\right) = 0 \;\Rightarrow\; x = 0 \ \text{или}\ x = \pm 1.$[NEWLINE] - $x = 0 \Rightarrow y = 2^0 = 1$; точка $(0;\,1)$ лежит на окружности: $0^2 + 1^2 = 1$. ✓[NEWLINE] - $x = \pm 1 \Rightarrow y = 2^1 = 2 \notin [-1;\,1]$ — таких решений нет.[NEWLINE] Итак, при $a = -7$ система имеет ровно одно решение $(0;\,1)$ $\Rightarrow a = -7$ подходит. ✓[NEWLINE] \(\)[NEWLINE] Проверка (2): $a = -17$. Первое уравнение равносильно $5y = 5\cdot 2^{|x|} - 6x^2 + 6|x| - 10 \;\Leftrightarrow\; $$ y = 2^{|x|} - \frac{6}{5}x^2 + \frac{6}{5}|x| - 2 $[NEWLINE] Кандидат $a = -17$ «родился» из точки $(0;\,-1)$, поэтому она заведомо решение: $f(0) = 1 - 2 = -1$ и $0^2 + (-1)^2 = 1$. Искать все $y$ не обязательно — достаточно предъявить вторую точку. Возьмём точку, где окружность «заканчивается»: $(1;\,0)$:[NEWLINE] $f(1) = 2 - \frac{6}{5} + \frac{6}{5} - 2 = 0, \qquad 1^2 + 0^2 = 1,$[NEWLINE] т.е. $(1;\,0)$ — второе решение (а по чётности и $(-1;\,0)$). Решений больше одного $\Rightarrow a = -17$ — посторонний кандидат.[NEWLINE] \(\)[NEWLINE] [BOLD]Замечание.[/BOLD] Это не случайность: при $G(t) = t^2 + f(t)^2 - 1$, $t = |x| \in [0;\,1]$, имеем $G\!\left(\tfrac12\right) < 0$ (график внутри круга) и $G(1) = f(1)^2 \ge 0$, так что второе пересечение с окружностью существовало бы даже без совпадения $f(1) = 0$ — по теореме о промежуточном значении. Точка $(1;\,0)$ просто сэкономила время.[NEWLINE] \(\)[NEWLINE] [BOLD]Ответ:[/BOLD] $a = -7$.
Задание 19, (№995 в банке заданий)
Найдите все значения параметра a , при каждом из которых система
\begin{cases} 5\cdot 2^{|x|} + 6|x| + 7 = 5y + 6x^2 - a,\\[2pt] x^2 + y^2 = 1 \end{cases}
имеет единственное решение.

Решение:

Заметим, что оба уравнения не меняются при замене x \to -x (переменная x входит лишь через |x| и x^2 ). Поэтому вместе с парой (x;\,y) решением является и (-x;\,y) . Значит, единственное решение возможно лишь при x = 0 — с этого и начинаем.
Если x = 0 :
5\cdot 2^0 + 6\cdot|0| + 7 = 5y + 6\cdot 0^2 - a \;\Rightarrow\; 12 = 5y - a \;\Rightarrow\; a = 5y - 12,
а из второго уравнения y^2 = 1 \Rightarrow y = \pm 1 . Отсюда два претендента:
\begin{cases} a = 5\cdot 1 - 12 \\ y = 1 \end{cases} \Rightarrow a = -7 \quad (1), \qquad \begin{cases} a = 5\cdot(-1) - 12 \\ y = -1 \end{cases} \Rightarrow a = -17 \quad (2).
При любом другом a единственного решения быть не может. Оба претендента проверяем, так как это необходимое условие, но не достаточное.
Проверка (1): a = -7 . Система принимает вид \begin{cases} 5\left(2^{|x|} - y\right) = 6\left(x^2 - |x|\right) & (3)\\[2pt] x^2 + y^2 = 1 & (4) \end{cases}
Исследуем (3) при x \in [-1;\,1] и y \in [-1;\,1] , т.к. (4) — окружность радиуса 1 .
- x^2 - |x| \le 0 , поскольку при x \in [-1;\,1] имеем x^2 \le |x| \Rightarrow\; 6\left(x^2 - |x|\right) \le 0 ;
- |x| \in [0;\,1] \Rightarrow 2^{|x|} \in [1;\,2] ; из -1 \le y \le 1 следует -1 \le -y \le 1 , значит
1 - 1 \le 2^{|x|} - y \le 2 + 1 \;\Rightarrow\; 0 \le 2^{|x|} - y \le 3 \;\Rightarrow\; 5\left(2^{|x|} - y\right) \ge 0.
Вывод: неотрицательная часть равна неположительной только при нуле слева и справа:
\begin{cases} 2^{|x|} - y = 0,\\ x^2 - |x| = 0 \end{cases} \;\Rightarrow\; |x|\left(|x| - 1\right) = 0 \;\Rightarrow\; x = 0 \ \text{или}\ x = \pm 1.
- x = 0 \Rightarrow y = 2^0 = 1 ; точка (0;\,1) лежит на окружности: 0^2 + 1^2 = 1 . ✓
- x = \pm 1 \Rightarrow y = 2^1 = 2 \notin [-1;\,1] — таких решений нет.
Итак, при a = -7 система имеет ровно одно решение (0;\,1) \Rightarrow a = -7 подходит. ✓
Проверка (2): a = -17 . Первое уравнение равносильно 5y = 5\cdot 2^{|x|} - 6x^2 + 6|x| - 10 \;\Leftrightarrow\; y = 2^{|x|} - \frac{6}{5}x^2 + \frac{6}{5}|x| - 2
Кандидат a = -17 «родился» из точки (0;\,-1) , поэтому она заведомо решение: f(0) = 1 - 2 = -1 и 0^2 + (-1)^2 = 1 . Искать все y не обязательно — достаточно предъявить вторую точку. Возьмём точку, где окружность «заканчивается»: (1;\,0) :
f(1) = 2 - \frac{6}{5} + \frac{6}{5} - 2 = 0, \qquad 1^2 + 0^2 = 1,
т.е. (1;\,0) — второе решение (а по чётности и (-1;\,0) ). Решений больше одного \Rightarrow a = -17 — посторонний кандидат.
Замечание. Это не случайность: при G(t) = t^2 + f(t)^2 - 1 , t = |x| \in [0;\,1] , имеем G\!\left(\tfrac12\right) \lt 0 (график внутри круга) и G(1) = f(1)^2 \ge 0 , так что второе пересечение с окружностью существовало бы даже без совпадения f(1) = 0 — по теореме о промежуточном значении. Точка (1;\,0) просто сэкономила время.
Ответ: a = -7 .

Ответ:

Готовитесь к ЕГЭ по математике (профиль)?
Свежие варианты, разборы и лайфхаки каждый день

Вступить в Telegram-канал

Если в решении есть ошибка или у вас есть другое, более красивое решение, напишите сюда t.me/brunoxgod или по email: playmeek@gmail.com