19

Решение: Уравнение с модулем и параметром

ЕГЭ · Математика, профиль · Задание 19 · Уравнения с параметрами
ВысокаяФИПИAcF79cРазвёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 10 шагов
Условие

Найдите все значения параметра $a$, при каждом из которых уравнение $\left(3x+|x-a|+|2x+a+1|\right)^2-a\left(3x+|x-a|+|2x+a+1|\right)+a^2-16=0$ имеет ровно один корень.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

10 шагов
1

Введём обозначение $t=3x+|x-a|+|2x+a+1|$. Тогда исходное уравнение принимает вид

$$t^2-at+a^2-16=0$$
2

Исследуем зависимость $t$ от $x$. При $x\leq a$ и $x\leq\dfrac{-a-1}{2}$ имеем

$$t=3x+(a-x)+(-2x-a-1)=-1$$
3

Следовательно, значение $t=-1$ достигается при бесконечно многих $x$. На остальных участках угловой коэффициент функции $t(x)$ положителен, поэтому каждое значение $t>-1$ достигается ровно один раз, а значения $t<-1$ не достигаются.

4

Значит, исходное уравнение имеет ровно один корень по $x$ тогда и только тогда, когда квадратное уравнение по $t$ имеет ровно один корень, больший $-1$, и не имеет корня $t=-1$.

5

Дискриминант квадратного уравнения по $t$ равен

$$\Delta=a^2-4(a^2-16)=64-3a^2$$
6

Сначала рассмотрим случай двух различных корней. Для того чтобы ровно один из них был больше $-1$, число $-1$ должно лежать строго между корнями. Для квадратного трёхчлена с положительным старшим коэффициентом это равносильно условию

$$(-1)^2-a(-1)+a^2-16<0$$
7

Получаем

$$a^2+a-15<0\quad\Longleftrightarrow\quad -5<a<3$$
8

Одновременно должны выполняться условия существования двух различных корней: $\Delta>0$, то есть $|a|<\dfrac{8}{\sqrt3}$. Пересечение условий даёт

$$-\dfrac{8}{\sqrt3}<a<3$$
9

Граничные значения $a=-5$ и $a=3$ не подходят: при них один из корней по $t$ равен $-1$, что даёт бесконечно много корней по $x$. Значение $a=-\dfrac{8}{\sqrt3}$ также не подходит: единственный корень по $t$ меньше $-1$.

Остаётся случай двойного корня: $\Delta=0$, откуда $a=\pm\dfrac{8}{\sqrt3}$. Единственный корень равен $t=\dfrac a2$. При $a=\dfrac{8}{\sqrt3}$ он больше $-1$ и даёт ровно один корень по $x$. При $a=-\dfrac{8}{\sqrt3}$ он меньше $-1$ и не достигается.

Ответ

Все значения параметра: $a\in\left(-\dfrac{8}{\sqrt3},3\right)\cup\left\{\dfrac{8}{\sqrt3}\right\}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Считать функцию $3x+|x-a|+|2x+a+1|$ строго возрастающей на всей числовой прямой.

Не учитывать, что значение $t=-1$ достигается бесконечно многими значениями $x$.

Включить граничные значения $a=-5$ или $a=3$, при которых один из корней по $t$ равен $-1$.

Рассмотреть только случай двух различных корней и пропустить случай нулевого дискриминанта.

Закрепить приёмВ теме «Уравнения с параметрами» ещё 61 задача — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 19 ЕГЭ, математика, профиль

Разбор этой задачи разложен на 10 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Уравнения с параметрами»: в ней 62 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.