Найдите все значения параметра a, при каждом из которых система {∣x−a∣+∣y∣=2y=4−x2 имеет ровно одно решение.
Ваше решениедо 4 баллов
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение: Проанализируем первое уравнение системы: ∣x−a∣+∣y∣=2. Данное уравнение задает на координатной плоскости квадрат (ромб) с центром в точке (a;0) и диагоналями, равными 4. Раскроем модули в зависимости от знаков выражений:
1) Если x≥a,y≥0, то x−a+y=2⇒y=−x+a+2;
2) Если x<a,y≥0, то −(x−a)+y=2⇒y=x−a+2;
3) Если x<a,y<0, то −(x−a)−y=2⇒y=−x+a−2;
4) Если x≥a,y<0, то x−a−y=2⇒y=x−a−2.
Геометрически это выглядит следующим образом:
При изменении параметра a этот квадрат смещается вдоль оси Ox: вправо при a>0 и влево при a<0.
Второе уравнение y=4−x2 равносильно системе:
{y≥0y2+x2=4
Это верхняя полуокружность с центром в начале координат (0;0) и радиусом R=2.
Система будет иметь ровно одно решение в следующих случаях:
1) Крайнее левое положение: квадрат касается полуокружности своей правой вершиной в точке (−2;0).
Подставим координаты точки в уравнение стороны (2): 0=−2−a+2, откуда a=−4.
2) При дальнейшем движении вправо (a>−4) возникнут две точки пересечения, пока не произойдет касание стороны квадрата с дугой окружности.
3) Аналогичная ситуация симметрично наблюдается с правой стороны.
4) Крайнее правое положение: левая вершина квадрата касается точки (2;0).
Используем уравнение стороны (1): 0=−2+a+2, что дает a=4 (или для стороны (2): 0=2−a+2⇒a=4).
Найдем значения параметра, соответствующие моментам касания сторон квадрата и полуокружности.
Для левой стороны (случай 2): {y=x−a+2x2+y2=4
Подставим выражение для y в уравнение окружности: x2+(x−a+2)2=4 x2+x2+a2+4−2ax+4x−4a=4 2x2+x(4−2a)+a2−4a=0
Для единственности решения дискриминант должен быть равен нулю: D=(4−2a)2−8(a2−4a)=16−16a+4a2−8a2+32a=−4a2+16a+16 −4a2+16a+16=0⇒a2−4a−4=0
Корни уравнения: a=24±16+16=2±22.
Так как нас интересует касание именно с верхней полуокружностью при отрицательных a, выбираем a=2−22.
Для правой стороны (случай 3): {y=−x+a+2x2+y2=4
Аналогично подставляем y: x2+(−x+a+2)2=4 2x2−x(4+2a)+a2+4a=0 D=(4+2a)2−8(a2+4a)=16+16a+4a2−8a2−32a=−4a2−16a+16
Условие D=0 дает a2+4a−4=0.
Корни: a=−2±22. Подходит значение a=−2+22.
Объединяя результаты, получаем, что одно решение будет при a∈[−4;2−22) и при a∈(−2+22;4].