Уравнения и системы уравнений с модулем
Найдите все значения a, при каждом из которых уравнение
(2+∣x+a∣)3−(2+∣x+a∣)2=(3−x2−2ax−2a2)3−(3−x2−2ax−2a2)2 имеет хотя бы один корень.
Решение
Рассмотрим функцию f(t)=t3−t2. f′(t)=3t2−2t=t(3t−2).
У функции два экстремума: t=0 и t=32. Слева от точки 0 производная положительна, а потом меняет знак - значит t=0 локальный максимум. f(0)=0.
Так как ∣x+a∣≥0, то 2+∣x+a∣≥2. Так как при t≥2 производная функции строго положительна, функция на этом луче монотонно возрастает, а f(2+∣x+a∣)≥f(2)=4.
Левее точки t=2 имеется точка максимума, но значение в ней меньше 4, а значит уравнение f(t)=f(z) при условии t≥2 может существовать только если z также ≥2, в таком случае функцию можно рассматривать как монотонную и перейти к уравнению на аргументы: 2+∣x+a∣=3−x2−2ax−2a22+∣x+a∣=3−(x+a)2−a2 Сделаем замену ∣x+a∣=y, y≥0, тогда уравнение примет вид: 2+y=3−y2−a2⇔y2+y+2+a2−3=0⇔y2+y+a2−1=0 Относительно y это квадратное уравнение, графиком которого является парабола с ветвями вверх. Тогда исходное уравнение имеет решение, если данное уравнение имеет неотрицательные решения.
По теореме Виета сумма корней равна −1, значит, если a2−1>0, то оба корня одного знака, а значит отрицательны (так как их сумма отрицательное число).
Тогда a2−1≤0⇔a∈[−1; 1].
При таком условии свободный член параболы отрицательный, значит дискриминант всегда не меньше нуля, а значит уравнение имеет два корня, один из которых неотрицательный.
Ответ: [−1; 1]