Категория C5 • задача №3
Условие задачи
Дано:
уравнение вида
|x - a| - |x + 1| = 2
Вопрос:
при каких a уравнение |x - a| - |x + 1| = 2 является следствием неравенства `sqrt(x^2 + 4x + 3) >= -1 - x`?
Решение
Используя равносильные преобразования заменим неравенство в следующем виде:
Рассмотрим (I) систему неравенств:
(III): -1 - x < 0 `=>` -x < 1 / · (-1) `=>` x > -1
(IV): x2 + 4x + 3 ≥ 0
Решим методом интервалов:
x2 + 4x + 3 = 0 (a = 1, b = 4, c = 3)
D = b2 - 4ac = 42 - 4 · 1 · 3 = 16 - 12 = 4
f(-4): (-4)2 + 4 · (-4) + 3 = 16 - 16 + 3 = 3 > 0
f(-2): (-2)2 + 4 · (-2) + 3 = 4 - 8 + 3 = -1 < 0
f(0): 02 + 4 · 0 + 3 = 3 > 0
x ϵ (-∞; -3] ᴜ [-1; +∞)
Консолидируем полученное значение:
x ϵ (-1; +∞)
Рассмотрим (II) систему неравенств:
(V): -1 - x ≥ 0 `=>` -x ≥ 1 / · (-1) `=>` x ≤ -1
(VI): x2 + 4x + 3 ≥ (-1 - x)2
Воспользуемся формулой (a - b)2 = a2 - 2ab + b2:
x2 + 4x + 3 ≥ (-1)2 - 2 · (-1) · (-x) + x2 `=>` x2 + 4x + 3 ≥ 1 + 2x + x2
x2 + 4x + 3 - x2 - 2x - 1 ≥ 0 `=>` x ≥ 1 - 3 `=>` 2x ≥ -2 `=>` x ≥ -1
Консолидируем полученное выражение:
Консолидируем значения x для (I) и (II) системы неравенств:
Рассмотрим заданное параметрическое уравнение:
|x - a| - |x + 1| = 2
Отбрасываем "ветвь" модуля -x - 1, при x < -1, так как x ϵ [-1; +∞).
Следовательно,
|x + 1| = x + 1 `=>` |x - a| - (x + 1) = 2 `=>` |x - a| - x - 1 = 2
|x - a| = 2 + x + 1 `=>` |x - a| = x + 3
Задача свелась к следующему условию, при каких a множество решений уравнения |x - a| = x + 3 содержит промежуток [-1; +∞)?
Разумеется, что данное уравнение должно иметь бесконечное множество решений.
Если x < a,то:
-x + a = x + 3 `=>` -x - x = 3 - a `=>` -2x = 3 - a / : (-2)
То есть образуется не более одного корня.
Если x ≥ a, то:
x - a = x + 3 `=>` x - x = 3 + a `=>` 0x = a + 3
Очевидно, что уравнение 0x = a + 3 имеет бесконечное количество корней, только при a = -3.
0x = -3 + 3 `=>` 0x = 0
То есть:
|x - (-3)| = x + 3 `=>` |x + 3| = x + 3
Решением является промежуток [-3; +∞).
А промежуток [-3; +∞) содержит промежуток [-1; +∞).
Вывод: |
при a = -3 заданное уравнение является следствием неравенства |
Ответ: |
a = -3 |
Комментарии