Способы решения уравнений и неравенств с параметрами

Разделы: Математика


Задачи с параметрами являются самыми сложными из всех заданий школьного курса математики. Для их решения требуется умение мыслить логически: необходимо в каждый момент проведения решения достаточно отчётливо представлять себе, что уже сделано, что ещё надо сделать, что означают уже полученные результаты. В заданиях ЕГЭ по математике проверяется умение выпускника мыслить сжато, логично и аргументировано.

Имеется несколько способов решения  параметрических уравнений и неравенств׃ алгебраический, аналитический, функционально-графический. А в некоторых задачах применяются  методы математического анализа.

Суть каждого способа рассмотрена на примерах. (Приложение)

1. Алгебраический способ решения иррациональных уравнений с параметрами

Задача 1. При каких  уравнение  имеет единственное решение?

Решение:  1 способ. Обеспечим неотрицательность обеих частей, возведем в квадрат обе части уравнения:

                                    

Найдем дискриминант квадратного уравнения:

1) По условию уравнение должно иметь один корень, значит,

   но надо проверить, удовлетворяет ли это значение  ОДЗ уравнения:

.

2) Если , то только один корень уравнения должен удовлетворять условию .

а)                    

б)      Ø

Ответ:     

2 способ.  Решим это задание аналитическим способом.

Проведем графический анализ менее трудоемкий, чем построение графика  - полупараболы с вершиной х=-3;    – множество параллельных прямых, с угловым коэффициентом 2.

Рассмотрим схему расположения графиков при различных  значениях а, причем с ростом a прямая у=2х – a перемещается вправо.

Когда прямая является касательной к полупараболе и, начиная с положения, когда прямая проходит через вершину параболы (- 3; 0),мы имеем одну точку пересечения, т. е одно решение исходного уравнения. Напишем уравнение касательной в точке

Угловой коэффициент равен 2, т. е.  =2 , - абсцисса точки касания

Тогда уравнение касательной ,    a =

При х=-3, у=0  графики пересекаются в двух точках. При этом .

А при  имеем одну точку пересечения.

Ответ: 

2. Аналитический способ решения тригонометрического уравнения с параметром

Задача 2. При каких значениях параметра a уравнение

 имеет на промежутке  не меньше 3 корней?        

Решение:

1 способ. Заменим , причем  |t| ≤ 1

             

 при  любом a.

Рассмотрим 2 случая:

1) , тогда уравнения будут иметь не больше 2 корней, но по условию должно быть не меньше 3 корней. Следовательно, этот случай не надо рассматривать.

2) ,

Рассмотрим расположение корней уравнения на тригонометрической окружности.

Видим, что при  уравнение имеет два решения. Чтобы оно имело не меньше трех решений  и .                     

Ответ:

2 способ.  Пусть  , тогда . Рассмотрим график .

В промежутке  при t= - 1 уравнение  имеет один корень

При - два корня,  при - один корень.

Поэтому чтобы исходное уравнение имело не меньше 3 корней необходимо выполнение условия:

Первая система имеет 4 решения.
Вторая система имеет 3 решения.

Расположим корни квадратного трехчлена по этим двум условиям:

1) 

2)  

Объединяя 1) и 2) получаем

3. Два способа решения одного тригонометрического неравенства с параметром

Задача 3. При каких а неравенство  верно для всех х?

Решение: 1 способ. Преобразуем неравенство и приведем его к виду

Пусть. Получим неравенство   

Это значит, что парабола при 0≤t≤1 находится ниже оси ох

Рассмотрим 3 случая:

1)

Получаем условия для

2)  

Но если .

   Ø

3)

Полученное неравенство верно при любых 0≤t≤1; объединяем 3 случая и получаем ответ: .          
2 способ. Уединяем параметр

,   

Минимум f(x) достигается при ; т.к   - минимум числителя,  - максимум знаменателя. Значит,  

Максимум f(x) достигается при ; т.е .

Схема:

Заметим, что минимум числителя и  максимум знаменателя достигается при  одном и том же х.

 для всех х при

Ответ: .

4. Графически и аналитический способы решения неравенства с параметром, содержащего знак модуля

Задача 5. При каких a неравенство  выполняется для всех ?

Решение:  . Рассмотрим две функции                                                            

Построим эскизы графиков функций:

Найдем уравнение касательной в точке  функции y= |x2-4x+3|



Тогда . Так как

Подставим значение точки х0 в производную рассматриваемой  функции и получаем, что - -a=-2-4, a=4+2.

 Следовательно, при  a =4+2  y=1-ax – касательная к y=|x2-4x+3|. Значит, чтобы неравенство выполнялось, нужно, чтобы  

 II способ.

1 случай.



Это значит, что

2 случай.

А это значит, что

   

                                                                                    

        

Чтобы неравенство выполнялось при всех x:

 

Ответ: .

Решение уравнений и неравенств с параметрами алгебраическим, аналитическим и графическим способами заключается в том, что при одном способе решение может быть громоздким, а при другом - более простым и наглядным. А это говорит о том, что нужно перед началом решения задания оценить его и выбрать тот путь, который проще.

Литература

  1. Сборник задач по математике для подготовки к вступительным экзаменам УГНТУ, Уфа-2003 г.
  2. Факультативный курс по математике, 10 класс. Шарыгин.И.Ф. Москва «Просвещение» 1989 г.
  3. Уравнение с параметрами на факультативных занятиях. С.Я.Постникова. «Математика в школе», №8, 2002 г.
  4. Математика абитуриенту. В.В.Ткачук, Москва, 2002 г.