Графічний метод розв’язання рівнянь і нерівностей з параметрами.
Залежно від того, яка роль відводиться задачі параметру (нерівноправна чи рівноправна зі зміною) можна відповідно виділити два основних графічних прийоми:
побудова графіків на координатній площині (х;у);
побудова графіків на координатній площині (х; a);
При використанні другого прийому, параметр дорівнюється у правах зі зміною, будується графічний образ у площині (х; a), потім отриманий графік перетинається з прямими, які будуть, перпендикулярні до параметричної осі, та «знімається» необхідна інформація.
Алгоритм розв’язання.
Знаходимо ОДЗ рівняння.
Виражаємо a як функцію від х.
В системі координат (х; a) будуємо графіки функцій а=f(x) для тих
значень х, які входять в ОДЗ. Знаходимо точки перетину прямої а=С, де СR, з графіком а=f(x). Якщо пряма а=С перетинає графік а=f(x), то знаходимо абсциси точок перетину. Для цього достатньо розв’язати рівняння а=f(x) відносно х.
записуємо відповідь.
Розглянемо приклад, який показує красу цього способу та його наочність.
1. Розв’язати рівняння ах + 1 = (1)
Розв’язання
Тому що х = 0 – не є коренем цього рівняння, то можна розв’язати це рівняння відносно а, а= або а =, якщо х- 2; та якщо х> 2.
Графіком функції є «скляні» гіперболи. Кількість точок перетину цієї лінії з прямою у = а визначає кількість розв’язків.
Якщо а , то пряма перетинає графік рівняння в одній точці з абсцисою, яку знайдемо при розв’язанні рівняння а = відносно х: ах = х+1; х = . Якщо , то пряма а перетинає графік рівняння у двох точках. Абсциси цих точок можна знайти із рівнянь і . Одержимо:
Якщо , то пряма у = а не перетинає графік рівняння (1). Це означає, що розв’язків немає.
Відповідь: 1) якщо , то х = ;
2) якщо , то ;
3) якщо , розв’язків немає.
Х
1
4
1
y = a
2
3
-2
-1
-4
0
У
-3
(a<0)
y = 4
Приклад 2.
При яких значеннях параметра рівняння має рівно три корені.
Розв’язання.
Побудуємо графік функції . Для цього спочатку побудуємо графік квадратного тричлена у= хщо являє собою параболу з вершиною (1; - 4) і вітками, що направлені вгору. Потім симетрично відносно осі ОХ відобразимо ділянки графіка, що знаходяться в нижній півплощині, достанемо графік функції, що розташований у лівій частині рівняння. Графіки функцій у=а – це сімейство прямих, паралельних осі ОХ. Легко визначити, що в момент дотику лінія і пряма перетинаються тричі. Відповідь очевидна.
Відповідь: при а=4.
Приклад 3.
Скільки коренів має рівняння залежно від значення параметра?
Розв’язання.
Побудуємо графік функції, що міститься в лівій частині рівняння. Відразу помітно, що вона парна, потім досить побудувати Ії графік при і симетрично відобразити від осі ОУ.
0
-1
1
y = a
У
Х
-1
1
2
- 2
Графіком функції є парабола вершиною в точці (1; -1) і вітками направленими вгору. Графік функції одержано з попереднього симетрією «нижньої» частини графіка відносно осі ОХ. Графік функції дістанемо в результаті симетрії відносно осі ОУ.
Переміщаючи пряму у= а уздовж осі ОУ дістанемо відповідь.
Відповідь: при а < 0 – розв’язків немає;
при а=0 – три розв’язки;
при – шість розв’язків;
при а=1 – чотири розв’язки;
при а > 1 – два розв’язки.
Приклад 4.
При яких значеннях параметра а система має єдиний розв’язок?
Розв’язання.
Графіком першого рівняння є коло з центром у початку координат і радіусом R=4. Графіком другого рівняння э коло з центром у точці (а;0) і радіусом R=1. система має один розв’язок, якщо кола дотикаються внутрішнім або зовнішнім способом. Отже центри другого кола можуть розміщуватись на осі ОХ, що розташовані на відстані 1 від точок перетину оси ОХ з графіком першого кола.
У
Х
-4
4
4
-4
0
С
А
В
D
Приклад 5.
Визначити кількість коренів рівняння залежно
від значень параметра а.
Розв’язання.
Побудуємо графік функції для х > 0, а потім симетрично відобразити його відносно осі ОУ. Дістанемо графік.
0
y = a
-1
У
Х
1
1
(a < 0)
Відповідь: якщо а < 0, то рівняння немає розв’язків;
якщо а > 1, то рівняння має три розв’язки;
якщо 0 < а <1, то рівняння має чотири розв’язки;
якщо а=0, то рівняння має два розв’язки х= - 1; х=1.
Приклад 6.
При яких значеннях параметра а система має тільки чотири розв’язки?
Розв’язання.
Побудуємо графік рівняння .
При x > 0, y > 0; x + y = 1; y=1-x.
При x > 0, y < 0; x - y = 1; у = x – 1.
При x < 0, y > 0; - x + y = 1; y = x+1.
При x < 0, y< 0; - x – y = 1; y= 1- x.
Графік рівняння є квадрат з вершинами у точках (0; 1), (- 1; 0), (о; - 1), і (1; 0). Графік другого рівняння є коло з центром у початку координат і радіусом а.
У
Х
-1
1
-1
1
0 0
Чотири розв’язки система має, коли коло описано навколо квадрата, або вписано в квадрат. У першому випадку а=1, у другому випадку а=r, де r – радіус вписаного у квадрат кола, сторона квадрата - . Отже, r =.
Відповідь: 1; .
|