19

Решение: Уравнение с модулей и параметром

ЕГЭ · Математика, профиль · Задание 19 · Уравнения с параметрами
ВысокаяФИПИc06958Развёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 8 шагов
Условие

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

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

8 шагов
1

Введём обозначение $t=|x-a-1|+|x-a+1|$. По свойствам суммы расстояний до точек $a-1$ и $a+1$ имеем $t\ge 2$. При $|x-a|\le 1$ значение $t=2$, а при $|x-a|>1$ значение $t=2|x-a|>2$.

2

Исходное уравнение принимает вид $t^2+at+a^2-16=0$. Если $t>2$, то каждому допустимому значению $t$ соответствуют ровно два корня $x=a\pm \dfrac{t}{2}$. Значение $t=2$ не подходит, так как тогда имеется бесконечно много значений $x\in[a-1,a+1]$.

3

Для ровно двух корней $x$ квадратное уравнение по $t$ должно иметь ровно один корень на промежутке $(2,+\infty)$.

4

Рассмотрим значение многочлена в точке $t=2$: $q(2)=2^2+2a+a^2-16=a^2+2a-12=(a+4)(a-3)$.

5

Если $-4<a<3$, то $q(2)<0$. Поскольку старший коэффициент положителен, точка $t=2$ лежит между двумя корнями квадратного уравнения. Следовательно, ровно один корень лежит правее $2$, и он даёт ровно два значения $x$.

6

Граничные значения $a=-4$ и $a=3$ не подходят: при $a=-4$ значение $t=2$ является двойным корнем, а при $a=3$ второй корень равен $-3$, поэтому корней $t>2$ нет.

7

Осталось рассмотреть случай, когда корни по $t$ совпадают. Дискриминант равен $D=a^2-4(a^2-16)=64-3a^2$. При $D=0$ получаем $a=\pm\dfrac{8}{\sqrt3}$. Для положительного значения параметра двойной корень равен $-a/2<2$ и не подходит. При $a=-\dfrac{8}{\sqrt3}$ двойной корень равен $\dfrac{4}{\sqrt3}>2$ и даёт ровно два значения $x$.

При $-\dfrac{8}{\sqrt3}<a<-4$ существуют два различных корня $t>2$, поэтому получается четыре различных значения $x$, а остальные значения параметра не дают ровно двух корней.

Ответ

$a\in\left(-4,3\right)\cup\left\{-\dfrac{8}{\sqrt3}\right\}$.

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

Где здесь ошибаются

Не учитывать, что при $t=2$ получается не два, а бесконечно много значений $x$.

Считать, что каждый корень уравнения по $t$ автоматически допустим.

Забывать, что каждому значению $t>2$ соответствуют два значения $x$.

Не рассматривать отдельно 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 8 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.