Тема 18. Задачи с параметром

18.02 Задачи №18 из сборника И.В. Ященко

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела задачи с параметром
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#111329

Найдите все значения a,  при каждом из которых площадь фигуры, ограниченной линиями y = a x+ 2a
   2  и y = a|x|+|a|,  будет меньше 7, но не меньше 3.

Источники: Сборник И.В. Ященко 2025 г. Вариант 1

Показать ответ и решение

Рассмотрим первое уравнение:

    a
y = 2x+ 2a
   a
y = 2 (x+ 4)

Таким образом, первое уравнение задает пучок прямых, проходящих через точку (− 4;0).

Рассмотрим второе уравнение y = a|x|+ |a|.  Оно задает галочку модуля с вершиной в точке (0;|a|)  и угловым коэффициентом a.

Вычислим координаты точек пересечения графиков, задаваемых этими уравнениями. Для этого приравняем правые части:

ax + 2a= a|x|+ |a|.
2

Заметим, что при a= 0  оба уравнения задают прямую y =0,  поэтому никакой фигуры не образуется, то есть значение a= 0  нам не подходит.

Рассмотрим два случая: a >0  и a< 0.

Пусть a > 0,  тогда имеем

ax +2a = a|x|+ a
2
 x + 2= |x|+ 1
  2
   x+ 2= 2|x|

Если x ≥ 0,  то получаем

x+ 2 =2x
  x =2

Тогда

y = a(x+ 4)= a(2+ 4)= 3a.
    2        2

Получили точку (2;3a).

Если x < 0,  то получаем

x + 2= −2x
  3x= − 2

  x =− 2
       3

Тогда

              (      )
y = a(x + 4) = a − 2 +4  =
    2        2   3
       (  1   )   5
    = a − 3 + 2 = 3a.

Получили точку (      )
 − 2; 5a .
   3 3

При a> 0  ветви уголка модуля направлены вверх, а его вершина находится в точке (0;a).  Тогда имеем следующую картинку:

(     )
−a(0xy42−;3 23a;)53a

Таким образом, фигура, ограниченная линиями — это треугольник. Вычислим его площадь. Для этого найдем длину его стороны с концами в точках (2;3a)  и (      )
 − 2 ; 5a ,
  3  3  а также расстояние от третьей вершины (0;a)  до прямой     a
y = 2x+ 2a,  содержащей сторону треугольника.

По формуле расстояния между двумя точками длина стороны равна

    ∘------------------------
     (    (  2))2  (     5 )2
l+ =    2−  − 3    +  3a − 3a  =
      ∘---------
        64  16 2  4∘ ----2
    =   9 +  9 a = 3 4 +a .

Перепишем уравнение прямой     a
y = 2x+ 2a  в другом виде:

 y = ax+ 2a
     2
 2y = ax +4a
ax− 2y+ 4a= 0

Если нам даны прямая Ax + By+ C = 0  и точка M0 (x0;y0),  то расстояние от точки M0  до этой прямой можно вычислить по формуле

     |Ax0-+By0-+-C|
h0 =   √A2-+-B2   .

Применим эту формулу для прямой ax− 2y+ 4a= 0  и точки (0;a):

h+ = |a⋅∘0−-2⋅a+-4a|= √-2a---.
        a2 +(−2)2      a2+4

Тогда площадь треугольника при a> 0  равна

                   ∘-----
S+ = 1⋅l+⋅h+ = 1⋅ 4 4 +a2 ⋅√-22a---= 4a.
     2         2  3         a + 4   3

Следовательно,

3≤ S+ < 7

3≤ 4a < 7
   3
9≤ a < 21
4      4

Пусть a < 0,  тогда имеем

ax +2a = a|x|− a
2
 x + 2= |x|− 1
  2
 x+ 4 =2|x|− 2
   x+ 6= 2|x|

Если x ≥ 0,  то получаем

x+ 6 =2x
  x =6

Тогда

    a        a
y = 2(x+ 4)= 2(6+ 4)= 5a.

Получили точку (6;5a).

Если x < 0,  то получаем

x + 6= −2x
  3x= − 6
  x = −2

Тогда

y = a(x + 4) = a(−2+ 4)= a.
    2        2

Получили точку (−2;a).

При a< 0  ветви уголка модуля направлены вниз, а его вершина находится в точке (0;−a).  Тогда имеем следующую картинку:

−−((0xy4a6−;52a;a))

Таким образом, фигура, ограниченная линиями — это треугольник. Вычислим его площадь. Для этого найдем длину его стороны с концами в точках (6;5a)  и (− 2;a),  а также расстояние от третьей вершины (0;−a)  до прямой y = ax+ 2a,
    2  содержащей сторону треугольника.

По формуле расстояния между двумя точками длина стороны равна

    ∘ -------------------
l− =  (6− (−2))2+ (5a− a)2 =
    ∘ --------   ∘ -----
   =  64+ 16a2 = 4 4+ a2.

Применим формулу расстояния от точки до прямой для прямой ax− 2y+ 4a= 0  и точки (0;− a):

h− = |a⋅0∘− 2-⋅(−-a)+4a|= √-−6a-.
         a2 +(−2)2       a2+ 4

Тогда площадь треугольника при a< 0  равна

                   ∘-----
S− = 1 ⋅l− ⋅h− = 1 ⋅4 4 +a2 ⋅√−26a--=− 12a.
     2         2            a + 4

Следовательно,

  3≤ S  < 7
      −
 3≤ −12a < 7
  7        1
− 12 < a ≤− 4

Объединяя ответы в случаях a >0  и a< 0,  окончательно получаем

   (        ]  [    )
a ∈  −-7;− 1 ∪  9; 21 .
      12   4    4 4
Ответ:

(       ]  [    )
 −-7;− 1 ∪  9; 21
  12   4    4  4

Критерии оценки

Содержание критерия

Балл

 Обоснованно получен верный ответ

4

3

2

1

Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше

0

Максимальный балл

4

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!