Тема . Задачи с параметром

Алгебра. "Гвозди" для квадратичной функции

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#47916

Найдите все целые значения параметра b  , при каждом из которых все решения уравнения

        5√-10          6√-6
(1+ 1∕b)⋅ x  + (2 +1∕b)⋅ x + 1− 1∕b= 0

являются целыми числами.

Подсказки к задаче

Подсказка 1!

Заметим две вещи: х у нас встречается только в четной степени, а b всегда встречается в виде 1/b. Что это значит?

Подсказка 2!

Означает, что мы можем сделать замену. Получим квадратное уравнение, осталось рассмотреть его корни!

Показать ответ и решение

Первое решение. Запомним b⁄= 0.  Домножим на b  , раскроем скобки и вынесем b  :

  ( 2       )         2
b⋅ x +2|x|+ 1 = 1− |x|− x

Можем разделить на положительную скобку, так как она равна (|x|+1)2 ≥ 1  :

    x2+-2|x|− |x|+-1−-2     -|x|+-2-
b=−     (|x|+ 1)2     = −1+ (|x|+ 1)2 >− 1

С другой стороны, можно оценить и сверху

b= −1+ -|x|+-22 = −1 +-1-- +---1--2 ≤− 1+1 +1= 1
       (|x|+1)       |x|+1  (|x|+ 1)

Итак, при b≤− 1  или b> 1  решений у уравнения не может быть, тем более целых. А тогда про все решения уравнения можно утверждать что угодно, в частности что все решения являются целыми числами - утверждение верно (ведь мы не можем опровергнуть его, приведя такое решение, которое было бы нецелым).

Остаётся понять про b =1  . Проверкой убеждаемся, что тут решения есть, но все решения целые (2x2 +3|x|= 0  ⇐⇒   x= 0  ), так что это значение тоже подходит.

То есть b≤− 1,b≥ 1  подходят. b= 0  не может быть. В итоге все целые значения b  , кроме b= 0  , подходят.

Второе решение.

После замены t= |x|≥ 0  и a= 1
   b  , имеем квадратное уравнение относительно t  (кроме a= −1  , для которого условие выполнено)

     2                             2    2      2
(1+ a)t + (2 +a)t+1− a= 0, D = 4+ 4a +a + 4a − 4 =5a + 4a

Нам подойдёт случай D < 0  ⇐⇒   a∈(− 4;0)
                5  , когда решений нет, потому что про элементы пустого множества решений любое утверждение верно, в частности, что любое решение является целым числом (это пример, что из ложной предпосылки следует что угодно, импликация из 0  всегда истинна).

Отдельно рассмотрим D = 0  ⇐⇒   a∈ {0,− 4}
                   5 . Здесь получаем t=− 1  и t= −3  , что нас устраивает, поскольку решений относительно x  также нет.

Пусть теперь уравнение имеет два корня, тогда неотрицательные должны быть целыми, а отрицательные могут быть любыми. Рассмотрим случаи

  • Оба корня отрицательные, при D > 0  достаточно учесть условия на коэффициенты. То есть

    {
   t1⋅t2 = 1− a >0 ⇐ ⇒ a <1
   t1+ t2 =− 2− a <0 ⇐ ⇒  a >− 2

    Имеем a∈ (−2,− 45)∪ (0,1)  .

  • Ровно один корень отрицательный. Тогда второй неотрицательный и целый, отсюда их произведение 1− a≤ 0 ⇐ ⇒   a≥1  . Корни имеют вид           √-----
t1,2 = −2−a±2+25aa2+4a  . Знаменатель положителен и корень с минусом будет меньше. Заметим, что

     2            2
5a + 4a≤ 2(2+ 2a),  −2− a≤0

    Отсюда     −2−a+√5a2+4a  √-
t2 =    2+2a    ≤  2  , потому может принимать только значения 0,1  . В первом случае  2          2
a  +4a+ 4= 5a +4a  ⇐⇒   a= ±1  . Во втором √ -2-----              2
  5a + 4a= 4+ 3a ⇐ ⇒  4a + 20a+16= 0  ⇐⇒   a= −1,a= −4  — также не подходят.

  • Оба корня неотрицательны и целые. Отсюда a ≤− 2,a∈ ℤ  , знаменатель отрицателен. Тогда выполнено

    2 +a+ ∘5a2+-4a≤ 0  =⇒  5a2+ 4a− 4 − 4a− a2 = 4a2 − 4≤ 0 ⇐⇒ a∈ {−1;0;1}

В итоге (объединяя решения для трёх случаев со значениями a,  для которых D≤ 0  ) имеем a∈ (−2;1]  , отсюда b ∈(−∞;− 12)∪[1;+∞ ).  Вспомним, что в условии спрашивали про целые значения параметра, и запишем ответ.

Ответ:

 ℤ ∖{0}

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!