Найдите все значения а при каждом из которых система уравнений имеет ровно 2 различных решения{x^2 +8y +y^2-8|y+x+2| = 4{{y + 6=a(x-4)

Лебедев Дмитрий Сергеевич

Учитель математики

Проверено учителем

Для того чтобы найти все значения параметра aa, при которых система уравнений имеет ровно 2 различных решения, проанализируем каждое уравнение геометрически. ️ Шаг 1: Преобразование первого уравнения Раскроем модуль в первом уравнении x2+8y+y28|y+x+2|=4x squared plus 8 y plus y squared minus 8 the absolute value of y plus x plus 2 end-absolute-value equals 4. Граница раскрытия модуля — прямая y=x2y equals negative x minus 2.

  1. Если yx2y is greater than or equal to negative x minus 2, то x2+8y+y28(y+x+2)=4x squared plus 8 y plus y squared minus 8 open paren y plus x plus 2 close paren equals 4:
    x28x+y2=20(x4)2+y2=36x squared minus 8 x plus y squared equals 20 ⟹ open paren x minus 4 close paren squared plus y squared equals 36Это окружность C1cap C sub 1 с центром (4,0)open paren 4 comma 0 close paren и радиусом R1=6cap R sub 1 equals 6. Нас интересует только дуга, где yx2y is greater than or equal to negative x minus 2. Если y<x2y is less than negative x minus 2, то x2+8y+y2+8(y+x+2)=4x squared plus 8 y plus y squared plus 8 open paren y plus x plus 2 close paren equals 4:
    x2+8x+y2+16y+16=4(x+4)2+(y+8)2=68x squared plus 8 x plus y squared plus 16 y plus 16 equals 4 ⟹ open paren x plus 4 close paren squared plus open paren y plus 8 close paren squared equals 68Это окружность C2cap C sub 2 с центром (-4,-8)open paren negative 4 comma negative 8 close paren и радиусом R2=68cap R sub 2 equals the square root of 68 end-root . Нас интересует дуга, где y<x2y is less than negative x minus 2.

Найдем точки пересечения окружностей с граничной прямой y=x2y equals negative x minus 2: Подставив y=x2y equals negative x minus 2 в любое из уравнений, получим x22x8=0x squared minus 2 x minus 8 equals 0, откуда x1=4,x2=-2x sub 1 equals 4 comma x sub 2 equals negative 2. Точки стыка дуг: P(4,-6)cap P open paren 4 comma negative 6 close paren и Q(-2,0)cap Q open paren negative 2 comma 0 close paren. ️ Шаг 2: Анализ второго уравнения Уравнение y+6=a(x4)y plus 6 equals a open paren x minus 4 close paren представляет собой пучок прямых, проходящих через фиксированную точку P(4,-6)cap P open paren 4 comma negative 6 close paren. Заметим, что точка Pcap P принадлежит обеим дугам первого уравнения, то есть Pcap P всегда является решением системы при любом aa. Для того чтобы система имела ровно 2 решения, прямая должна пересечь объединение двух дуг ровно в одной дополнительной точке (кроме точки Pcap P).

  1. Исследование пересечений с дугой C1cap C sub 1:
    Прямая проходит через точку P(4,-6)cap P open paren 4 comma negative 6 close paren, которая является нижней точкой окружности C1cap C sub 1. Прямая пересекает C1cap C sub 1 во второй точке, если выполняется условие a(a+1)0a open paren a plus 1 close paren is greater than or equal to 0, т.е. a(,-1][0,)a is an element of open paren negative infinity comma negative 1 close bracket union open bracket 0 comma infinity close paren. При a=0a equals 0 вторая точка совпадает с Pcap P. При a=-1a equals negative 1 вторая точка — Q(-2,0)cap Q open paren negative 2 comma 0 close paren. Исследование пересечений с дугой C2cap C sub 2:
    Прямая проходит через P(4,-6)cap P open paren 4 comma negative 6 close paren на окружности C2cap C sub 2. Вторая точка пересечения существует, если (a+4)(a+1)0open paren a plus 4 close paren open paren a plus 1 close paren is greater than or equal to 0, т.е. a(,-4][-1,)a is an element of open paren negative infinity comma negative 4 close bracket union open bracket negative 1 comma infinity close paren. При a=-4a equals negative 4 вторая точка совпадает с Pcap P. При a=-1a equals negative 1 вторая точка — Q(-2,0)cap Q open paren negative 2 comma 0 close paren.

️ Шаг 3: Синтез условий Подсчитаем количество решений (включая Pcap P) для различных интервалов aa:

  • Если a<-4a is less than negative 4: есть Pcap P, одна точка на дуге C1cap C sub 1 и одна на дуге C2cap C sub 2. Итого 3 решения. Если a=-4a equals negative 4: есть Pcap P и одна точка на C1cap C sub 1 (так как на C2cap C sub 2 прямая касается в точке Pcap P). Итого 2 решения. Если -4<a<-1negative 4 is less than a is less than negative 1: есть Pcap P и одна точка на C1cap C sub 1. Итого 2 решения. Если a=-1a equals negative 1: прямая проходит через Pcap P и Qcap Q. Обе точки лежат на обеих дугах. Итого 2 решения. Если -1<a<0negative 1 is less than a is less than 0: есть Pcap P и одна точка на C2cap C sub 2. Итого 2 решения. Если a=0a equals 0: есть Pcap P и одна точка на C2cap C sub 2 (на C1cap C sub 1 прямая касается в точке Pcap P). Итого 2 решения. Если a>0a is greater than 0: есть Pcap P, одна точка на C1cap C sub 1 и одна на C2cap C sub 2. Итого 3 решения.

Таким образом, ровно 2 решения достигаются при a[-4;0]a is an element of open bracket negative 4 ; 0 close bracket. Ответ: a \in [-4; 0] Предложить графическую интерпретацию взаимного расположения дуг окружностей для визуализации критических значений параметра?

Форма ответа

Ваш аватар