Тема . Физтех - задания по годам

Физтех до 2010 и вступительные на Физтех

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

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#104742

Числа x  и y  являются решениями системы уравнений

{ −x +ay = 2a

  ax− y = 3a− 5,

где a  — параметр. Какое наименьшее значение принимает выражение x2+ y2  ? При каком a  это происходит?

Подсказки к задаче

Подсказка 1

В одном уравнении коэффициент а при x, в другом — при y. Это может намекать на некоторое преобразование системы, которое может связать x и y.

Подсказка 2

Сложите два уравнения и разложите части на множители. Что можно сказать о y и x?

Подсказка 3

Получилось, что y = 5 - x. Тогда мы можем найти x через a.

Подсказка 4

Итак, теперь у нас и y, и x выражены в виде дробей с a, и нам нужно минимизировать их сумму квадратов. А чему она равна?

Подсказка 5

Сумма квадратов есть (13a² + 20a + 25)/(a+1)². Как мы умеем искать минимумы у выражений?

Подсказка 6

Будем искать минимум через производную!

Показать ответ и решение

Сложим уравнения системы и вынесем общие множители, получим

(a− 1)(x+ y)= 5(a− 1)

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Пусть a⁄= 1,  тогда y = 5− x,  подставим это во второе уравнение системы

ax− (5− x)= 3a − 5

(a +1)x= 3a

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Пусть a⁄= −1,  тогда

x= -3a-
   a+ 1

Следовательно,

y = 5− x = 2a-+5
         a+ 1

В итоге выражение, которое нужно минимизировать, примет вид

x2+ y2 =--9a2--+ 4a2+-20a+-25= 13a2+20a+-25
        (a+1)2    (a+ 1)2        (a+1)2

Исследуем его с помощью производной

6(a− 5)
(a+-1)3 =0

a= 5

Посмотрев на порядок смены знака производной с минуса на плюс при переходе через эту точку, можно сказать, что это точка минимума. В этой точке выражение равно 25
-2 .

Проверим, что выражение не принимает значения меньше при a∈ (− ∞;−1).  Для этого выделим целую часть

13a2+-20a+-25-     -12-− 6a
   (a +1)2   = 13 +(a+ 1)2

Так как a∈ (−∞;−1),  то 12− 6a > 0,  тогда

    12− 6a
13+ (a+-1)2-> 13

То есть выражение не принимает значения, которые не больше 13, на промежутке (−∞;−1).

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Пусть a= −1,  тогда исходная система примет вид

{
  − x− y = −2
  − x− y = −8

Видно, что система не имеет решений.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Пусть a= 1,  тогда исходная система примет вид

{
  −x +y = 2
  x− y = −2

Видно, что система равносильна уравнению

y = x+ 2

Тогда выражение примет вид

x2+ y2 = x2+ (x +2)2 = 2x2+ 4x+ 4

Наименьшее значение парабола с ветвями вверх принимает в вершине, в данном случае наименьшее значение достигается при x= −1  и равно 2.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Так как 2< 252 ,  то в итоге наименьшее значение выражения x2+ y2  для заданной в условии системы равно 2, достигается оно при a =1.

Ответ:

 2  при a= 1

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!