Параметры на ОММО
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Наименьшее значение функции
для неотрицательных , сумма которых равна , равно . При каком значении параметра такое возможно?
Подсказка 1
Давайте внимательнее посмотрим на задачу и попробуем вспомнить хитрый способ решения неравенств, нахождения минимума или максимума. Напоминают ли вам что-то квадратные корни из суммы квадратов? Где вы такое могли видеть?
Подсказка 2
Давайте ещё подумаем, чтобы не сразу раскрывать вам все "секреты". Могли ли вы встречать подобное в геометрии? Может быть это длина какого-то отрезка?
Подсказка 3
Верно, это же теорема Пифагора, где числа под корнями являются катетами прямоугольного треугольника. Как же теперь можно проиллюстрировать нашу задачу?
Подсказка 4
Да, получается мы можем расположить отрезки с иксами вдоль одной прямой, а с числами вдоль перпендикулярной ей. В итоге, у нас получится ломанная. Понятно, что минимумом будет просто расстояние между крайними точками ломанной, а это гипотенуза с катетами из суммы наших катетов. Осталось понять, что мы знаем обе суммы и из условия про минимум найти k, решив уравнение. Победа!
На оси абсцисс отметим отрезки, равные по длине , а на оси ординат — отрезки длины . Тогда выражение — это расстояние от точки до точки , а — расстояние от точки до точки .
Таким образом, получили ломанную из точки до точки с координатами
. Ее длина не превосходит расстояния между этими точками, то есть
Тогда
Решив это уравнение, находим
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Укажите все значения параметра , при которых множество решений неравенства
для представимо в виде двух непересекающихся интервалов.
Источники:
Подсказка 1
Давайте сделаем естественную вещь в таком не очень хорошем параметре. У нас есть синус и косинус с одинаковым аргументом. Тогда попробуем сделать замену sin(t)=y и cos(t)=x. Какие условия тогда у нас будут?
Подсказка 2
Верно, тогда у нас получается система из 4 условий: основное тригонометрическое тождество, ограничение на t, ОДЗ знаменателя и само исходное неравенство. Тогда как теперь можно сформулировать вопрос задачи и найти а?
Подсказка 3
Ага, получается, что нам удовлетворяют все решения системы, где точки лежат на полуокружности и ниже, чем график y = |x− a|, который двигается вдоль оси х в зависимости от а. Осталось только определить, когда получается два непересекающихся отрезка в решении и найти из графика граничные точки для а.
Пусть . Тогда, с учётом допустимых значений , неравенство равносильно системе
Решения этой системы - точки на полуокружности , лежащие ниже графика функции .
При изменении параметра график функции перемещается вдоль оси . При значениях , близких к в качестве множества решений имеем непересекающихся интервала. При значениях , близких к получается интервала.
Крайнее положение графика, при котором получается два интервала, изображено на рисунке:
Координаты точки пересечения окружности и прямой равны
Так как , то .
Таким образом, ответом является множество
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
При каких значениях параметра уравнение
имеет ровно два корня, один из которых в четыре раза больше, чем другой?
Источники:
Подсказка 1
Решать параметр с логарифмом совсем как-то не хочется. Какое первое действие можно сделать сразу?
Подсказка 2
Верно, можно просто сделать замену логарифма и решать для начала квадратное уравнение с параметром. В таких случаях очень полезно бывает проверить, не имеет ли наше уравнение очевидных корней? Угадать их помогает разложение свободного члена и теорема Виета.
Подсказка 3
Ага, корни нашего уравнения 3 и 3-a. Осталось только сделать обратную замену, выполнить условие задачи, и победа!
Пусть тогда уравнение принимает вид
Заметим, что
Отсюда по теореме, обратной теореме Виета, корни этого уравнения и Делаем обратную замену:
Получаем два случая:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
При каком наибольшем значении параметра коэффициент при в разложении многочлена будет равен -1540 ?
Подсказка 1
Понятно же, что ничего кроме как в тупую посчитать коэффициент, который единственным образом по а определяется, после чего выбрать наибольший корень уравнения коэффициент = -1540 у нас нет. Чтобы посчитать коэффициент перед x^4 в общем случае, нам надо расписать все по формуле возведения в степень для произвольного полинома. Давайте сделаем это и найдем всевозможные решения.
Подсказка 2
У нас появилось только три случая, когда степень х равна 4, а отсюда нам надо просуммировать все коэффициенты, которые получаем в разных случаях, после чего приравнять все к -1540, получить корни и записать в ответ наибольший.
Применяя полиномиальную формулу, получим
Для того, чтобы определить, какие слагаемые в сумме содержат , нужно решить в неотрицательных целых числах систему уравнений:
Из второго уравнения следует чётность . В силу неотрицательности переменшх может принимать значения 0,2 и 4 . Решая систему для каждого из даншых , будем иметь три случая: 1. ; 2. ; 3. .
В каждом из них коэффициент при вычисляется по формуле: . Тогда в каждом из перечисленных случаев будем иметь соответственно:
1.
2. ;
3.
Таким образом, коэффициент при будет равен . Так как по условию задачи данный коэффициент должен быть равен , имеем уравнение: . Разделив обе части уравнения на 28 и приведя подобные, получим . Данное уравнение имеет два вещественных корня: и .
Таким образом, наибольшее значение параметра , при котором коэффициент при в разложении многочлена будет равен -1540, равно -5 .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
При каких значениях параметра уравнение имеет три различных действительных корня, образующих геометрическую прогрессию?
Источники:
Подсказка 1
Давайте вспомним теорему, которая связывает корни уравнения с его коэффициентами! Теперь надо подумать, как выразить корни уравнения друг через друга при условии, что они образуют геометрическую прогрессию
Подсказка 2
Да, надо использовать теорему Виета и написать систему, которая связывает уравнения и коэффициенты! А ещё три корня выражаются друг через друга: x₁ = b, тогда x₂=bq, x₃=bq². Уже из этого мы можем явно найти второй корень, который равен bq!
Подсказка 3
Верно, второй корень равен 2. Если переобозначить, то первый корень равен 2/q, а третий 2q. Таким образом, опять-таки с помощью теоремы Виета, можно найти a (по теореме Виета a равно сумме попарных произведений корней)
Подсказка 4
Верно, мы получим, что a = 4*(1+q+1/q). А множитель, который равен скобке, можно явно найти из уравнения на сумму корней уравнения!
Пусть мы нашли такой , что он подходит, и у нас есть корня. Тогда можно воспользоваться теоремой Виета для кубического уравнения:
Не умаляя общности, . По условию корни образуют геометрическую прогрессию, это значит, что найдутся такие , что , , Тогда из получаем, что , откуда Выразим и при : ,
Подставим , в первое уравнение:
Решим квадратное уравнение это значит, что найдутся. Найдём :
Воспользовались в предпоследнем действии.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите все значения параметра , при каждом из которых уравнение
имеет два различных корня, сумма квадратов которых меньше ?
Источники:
Подсказка 1
Сперва замечаем, что логарифмы можно привести к одному основанию, например, к 3. Тогда их можно развести в разные стороны и из монотонности логарифма можно сделать вывод о равенстве подлогарифмических выражений. Всё ли мы учли?
Подсказка 2
Не-а, обязательно не забываем записать условие на положительность одного из этих выражений! Дальше уже из системы находятся корни. Что надо для них проверить?
Подсказка 3
Правильно, могут ли они совпадать? Оказывается, да, при a = 1/3. Тогда это значение параметра не берём в ответ. Теперь можно подставить найденные корни в систему, решить её, а потом ещё учесть условие на сумму квадратов!
Уравнение эквивалентно
То есть корнями будут . Корни различны, потому , осталось подставить их в неравенство
Осталось учесть условие на сумму квадратов
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
При каких значениях параметра уравнение
имеет два различных корня, сумма квадратов которых больше
Подсказка 1
Пока у нас есть логарифмы нам не очень удобно работать. Давайте заметим, что 2log₄x=log₂x, поэтому нам нужно решить уравнение вида log₂a=log₂b ⇒ a=b. Тогда у нас остается квадратное уравнение относительно x. Нельзя ли у него угадать корни?
Подсказка 2
Давайте преобразуем наше уравнение: x²+(1-a)x-2a(1+a). Тогда из теоремы Виета нетрудно заметить корни -(1+a) и 2a. Сумма их квадратов равна 5a²+2a+1. Нам нужно, чтобы она была больше 4. Какие решения нам это дает?
Подсказка 3
Верно, a < -1 и a > 3/5! Кажется, что мы уже решили нашу задачу, но мы забыли учесть ОДЗ логарифма. Подставьте наши корни -(1+a) и 2a в уравнение x²+3ax+2a² и найдите a, при которых эти значения будут больше 0!
Преобразуем уравнение
Чтобы корни были различны, нужно . Условие на сумму их квадратов
То есть или . Остаётся учесть ОДЗ. В силу равенства логарифмов достаточно написать условие на положительность только для одного из аргументов (проверить, что для решений оно положительно)
В итоге
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите все значения параметра , при каждом из которых уравнение
имеет ровно одно решение.
Источники:
Подсказка 1
Очень хочется подсократить выражение, поэтому давайте сделаем замену t=x-a (повлияет ли это на количество решений?). Тогда что интересного можно заметить в обеих частях уравнения?
Подсказка 2
Конечно же симметрию! Если t - это решение, то -t тоже является решением! Отсюда получается и единственное значение t, которое должно быть решением уравнения! Осталось проанализировать, при каких именно значениях а, это решение будет единственным.
Подсказка 3
Получили а=1 и а=3. В первом случае попробуйте оценить 3^x снизу, чтобы выяснить количество решений для данного уравнения.
Подсказка 4
Во втором же случае удобно перебрать значения в нескольких точках, чтобы сделать вывод о количестве решений для данного уравнения!
Обозначим через . Заметим, что количество решений уравнения от такой замены не меняется. Тогда исходное уравнение приобретёт вид
Заметим, что выражения в обеих частях не меняются при замене на , поэтому нечётное число решений (в частности, ровно одно решение), это уравнение может иметь только если является его корнем:
т.е. , откуда или . Итак, кроме этих двух чисел, никакие другие значения параметра не могут удовлетворять условию.
Пусть . Тогда уравнение примет вид . Заметим, что при (что можно доказать, например, взяв производные обеих частей и учтя значение в нуле). Тогда при получаем . Итак, при уравнение имеет единственное решение.
Пусть . Тогда уравнение примет вид . Заметим, что , но , , т.е. при левая часть меньше правой, а при наоборот. Следовательно, по теореме о промежуточном значении, уравнение имеет ещё хотя бы корень на интервале . Следовательно, не удовлетворяет условию.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
При каких значениях параметра уравнение
имеет единственное решение?
Источники:
Подсказка 1
Если смотреть на левую часть как на функцию от x с параметром a, то становится как-то страшно. Но мы видим, что как функция относительно переменной a она линейна. Что тогда хочется сделать?
Подсказка 2
Можно выразить a через x и построить график этой функции в плоскости xa. Тогда точки пересечения горизонтальной прямой a=const - это в точности корни x нашего уравнения. Постройте график и найдите все такие прямые, которые пересекают график ровно в одной точке!
Заметим, что не является решением исходного уравнения. Поэтому оно равносильно уравнению .
Заметим, что при и при . Также имеет вертикальную асимптоту .
Производная функции равна . Находим нули числителя: .
Расставляя знаки для производной по методу интервалов, делаем вывод, что функция
- на промежутке убывает от до .
- на промежутке — возрастает от до
- на промежутке — убывает от до .
- на промежутке — возрастает от до .
- на промежутке — убывает от до .
Таким образом, функция принимает каждое своё значение
- из промежутка ровно один раз;
- - два раза;
- из промежутка - три раза (один раз в точке , а второй раз - на промежутке );
- - два раза;
- из промежутка - один раз
- - два раза
- из промежутка - три раза.
Итак, уравнение , а с ним и исходное уравнение, имеет единственное решение при .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
При каких значениях параметра уравнение
имеет единственный корень?
Источники:
Подсказка 1
Понятно, что искать тут как-то решения сразу или выражать х или а, у нас не получится. У нас есть и логарифм, и квадрат. Но сразу видим у них общие части. Что тогда с ними нужно сделать?
Подсказка 2
Верно, мы можем заменить х+а новой переменной, например, t. Теперь мы можем выразить а через t. Хорошо бы было построить график этого уравнения в плоскости tOa, но у нас там логарифм+ квадрат... Но в 10-11 классе это же не проблема? Особенно, если вы смотрели вебинары и помните, что там делали!
Подсказка 3
Да, давайте просто проанализируем нашу функцию относительно t. Попробуйте найти минимум функции и подумать, какие а вам не подойдут сразу, другие же отсечь, исходя из уловия задачи.
После замены получаем уравнение Исследуем множество значений . Возьмём производную
На области определения получаем при , , при Тогда функция имеет единственный минимум в точке а при и она стремится к . Тогда ясно, что при решений нет. В случае же за счёт выбора можно подобрать соответствующие для два решения, при ровно одно.
В итоге подходит только .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите все значения параметра , при которых уравнение
имеет три решения.
Рассмотрим случай . Так как , то и и поэтому . Построим график функции . Прямая должна пересекать этот график в трех точках.
На рисунке видно, что это выполняется тогда и только тогда, когда прямая проходит внутри угла, образованного осью абсцисс и касательной к графику функции при .
Найдем . Абсцисса точки касания удовлетворяет уравнениям
откуда , . Таким образом, .
Случай симметричен, то есть .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите все значения параметра , при каждом из которых уравнение
имеет хотя бы один целый корень?
Источники:
Подсказка 1!
Относительно х видим какое-то непонятное уравнение 4-ой степени, а относительно а? Квадратное уравнение! Давайте посчитаем дискриминант и поймем, при каких х существуют решения?
Подсказка 2!
Верно, чтобы дискриминант показывал наличие корней, мы хотим чтобы у нас он был больше или равен нулю. Вспомните, что х целый по условию и найдите, чему он может быть равен!
Запишем дискриминант относительно
Решения есть только при (не забываем, что целый). Подставим , получим единственное решение . При имеем . При .