Уравнения с параметром, содержащие модуль

Содержание

Уравнения с параметром, содержащие модуль

Задание 19 - это задача высокого уровня сложности, за которую можно получить 4 первичных балла. Модуль в уравнениях с параметром встречается не так часто, как классические квадратные трёхчлены, но именно он вызывает больше всего трудностей.

Главная особенность модуля - он создаёт «излом» на графике функции и заставляет перебирать несколько случаев раскрытия. Основной приём: строишь y=∣f(x)∣y = |f(x)| на плоскости (x; y)(x;\, y) и двигаешь по ней прямую y=ay = a (или наклонную), считая пересечения.

Основные свойства и формулы

Для начала вспомним базу: как работает модуль.

Простейший случай ∣x∣=c|x| = c -- на графике:

Три главных метода решения

Задачи с модулем решаются тремя путями:

  1. Аналитический метод. Находишь нули подмодульных выражений, разбиваешь числовую прямую на интервалы и на каждом решаешь уравнение без модуля. Минус: нужно всегда проверять, попал ли корень в «свой» интервал.
  2. Графический метод на плоскости (x; y)(x;\, y). Строишь y=∣f(x)∣y = |f(x)| и пересекаешь его графиком правой части. Модуль отражает отрицательную часть наверх. Подходит, когда xx и aa легко разделить.
  3. Графический метод на плоскости (x; a)(x;\, a). Когда xx и aa сплетены (например, ∣x−a2∣+∣x+1∣=...|x - a^2| + |x + 1| = ...), откладываешь xx горизонтально, aa вертикально и рисуешь множество пар (x; a)(x;\, a), удовлетворяющих уравнению. Горизонтальная прямая «высоты aa» режет этот рисунок - число пересечений равно числу корней.
Плоскость (x; a): модуль и горизонтальная прямая

Алгоритм решения графическим методом

Примеры решения

Разберём задачи от простых к тем, что реально встречаются на экзамене.

Пример 1. Графический метод (база)

Условие: Найдите все значения aa, при каждом из которых уравнение

∣x2−4x+3∣=a|x^2 - 4x + 3| = a

имеет ровно три различных корня.

Пример 2. Графический метод (наклонная прямая)

Условие: Найдите все значения aa, при каждом из которых уравнение

∣x2−4x+3∣=x+a|x^2 - 4x + 3| = x + a

имеет ровно три различных корня.

Пример 3. Замена переменной (экзаменационный стиль)

Условие: Найдите все значения aa, при каждом из которых уравнение

(∣x−a∣+∣x−3∣)2−8(∣x−a∣+∣x−3∣)+15=0(|x-a| + |x-3|)^2 - 8(|x-a| + |x-3|) + 15 = 0

имеет ровно два различных корня.

Частые ошибки

Что запомнить

  • ∣f(x)∣=g(x)|f(x)| = g(x) требует обязательной проверки g(x)⩾0g(x) \geqslant 0.

  • Графический метод идеален для модулей. Модуль просто отражает отрицательную часть графика наверх.

  • Функция ∣x−c1∣+∣x−c2∣|x - c_1| + |x - c_2| - это «корыто» с дном на высоте ∣c1−c2∣|c_1 - c_2|.

  • При перемещении прямых обращай внимание на точки излома (уголки) и точки касания с гладкими дугами.

Стратегия на экзамене

За что дают баллы

Критерии оценивания задания 19 (максимум 4 балла):

  • 4 балла: Обоснованно получен верный ответ. Все случаи рассмотрены, графики (если они есть) построены верно, критические точки найдены без ошибок.

  • 3 балла: Решение правильное, но итоговое множество отличается от верного только включением или исключением граничных точек (например, забыл выколоть точку касания, где корней меньше нужного).

  • 2 балла: С помощью верного рассуждения получен какой-то промежуток (то есть логика правильная, но часть случаев потеряна) ИЛИ допущена вычислительная ошибка, из-за которой ответ исказился, но алгоритм доведён до конца.

  • 1 балл: Задача верно сведена к исследованию взаимного расположения графиков (построены правильные функции) или аналитическому исследованию (выписаны правильные системы при раскрытии модуля).

  • 0 баллов: Решение не соответствует ни одному из критериев.

Проверь себя
  1. Сколько различных корней имеет уравнение ∣x2−4x+3∣=a|x^2 - 4x + 3| = a при a=1a = 1?
  2. Чему равно минимальное значение функции y=∣x−1∣+∣x−5∣y = |x - 1| + |x - 5|?
  3. Уравнение ∣f(x)∣=g(x)|f(x)| = g(x) равносильно совокупности f(x)=g(x)f(x) = g(x), f(x)=−g(x)f(x) = -g(x) при дополнительном условии...
  4. Сколько решений имеет уравнение ∣x−c1∣+∣x−c2∣=a|x - c_1| + |x - c_2| = a, если a=∣c1−c2∣a = |c_1 - c_2| и c1≠c2c_1 \neq c_2?