Задание 19 · Задача с параметром
19.7. Использование симметрий
Для репетитора: показать ответы
1. Идея симметрии
Если уравнение (неравенство, система) не меняется при некоторой замене переменной, то оно «инвариантно» относительно этой замены. Тогда решения возникают парами: если \(x_0\) — решение, то и преобразованное значение — тоже решение.
Общий вид: если \(f(x)=f(g(x))\) и \(x_0\) — решение, то \(g(x_0)\) — тоже решение. Например, уравнение \(f(x)+f(c-x)=0\) инвариантно относительно замены \(x\to c-x\).
2. Чётность: замена \(x\to-x\)
Если левая часть уравнения \(F(x,a)=0\) — чётная функция по \(x\) (то есть \(F(-x,a)=F(x,a)\)), то вместе с любым решением \(x_0\) решением является и \(-x_0\).
- Следствие 1. Если решение единственно, то оно равно нулю. Поэтому сначала подставьте \(x=0\) и найдите значения параметра, при которых 0 — корень.
- Следствие 2. Нечётное число корней возможно только при наличии корня \(x=0\). Без него корни идут парами \(\pm x_0\), и число корней чётно.
Чётными бывают, например, выражения, в которые \(x\) входит только через \(x^2\), \(|x|\), \(\cos x\).
3. Алгоритм «симметрия + проверка»
- Найдите подстановку \(g\), относительно которой задача инвариантна, и решите уравнение \(x_0=g(x_0)\). Полученное значение \(X\) — единственный кандидат на единственное решение (для чётности \(X=0\)).
- Подставьте \(X\) в задачу и найдите соответствующие значения параметра \(a\).
- Проверьте каждое найденное \(a\): нет ли у задачи других решений. Если есть, такое \(a\) не подходит.
Симметрия даёт только необходимое условие. Достаточность нужно доказывать отдельно — обычно решением задачи или оценкой.
4. Как доказывают, что других решений нет
- Метод оценки. Если при всех \(x\) верно \(f(x)\ge c\) и \(g(x)\le c\), то равенство \(f(x)=g(x)\) возможно только тогда, когда \(f(x)=g(x)=c\).
- Сумма неотрицательных слагаемых равна нулю лишь тогда, когда каждое слагаемое равно нулю.
- Известные оценки: \(x^2\ge0\); \(|x|+|1-x|\ge1\); \(|x-a|+|x+a|\ge2|a|\).
5. Симметрия на плоскости \((x;a)\)
Если пара \((x_0;a_0)\) — решение и уравнение инвариантно относительно замены \((x;a)\to(-x;-a)\), то решением является и пара \((-x_0;-a_0)\). Тогда фигуру, задающую решения, достаточно построить наполовину, а затем отразить относительно начала координат.
Если полученная фигура симметрична, достаточно исследовать половину и учесть симметричные значения параметра.
6. Что проверять при единственном решении
- Является ли уравнение чётным по \(x\) (или инвариантным относительно другого преобразования, например \(x\to c-x\)).
- Какое значение переходит само в себя: \(x_0=g(x_0)\).
- Для найденных значений параметра: действительно ли решение единственное (оценка, монотонность).
Разобранные примеры
Пример 1
Найдите все значения а, при каждом из которых уравнение
имеет единственный корень.
Решение
Если x0 является корнем исходного уравнения, то и является его корнем. Значит, исходное уравнение имеет единственный корень, только если
то есть x0 = 0. Подставим значение x = 0 в исходное уравнение:
откуда либо либо
или a = 5.
При a = 3 исходное уравнение принимает вид: x2 = 2|x|. Корнями этого уравнения являются числа −2; 0 и 2, то есть исходное уравнение имеет более одного корня.
При a = 1 и при a = 5 уравнение принимает вид:
При x < −2 это уравнение сводится к уравнению x2 + 2x + 4 = 0, которое не имеет корней.
При −2 ≤ x ≤ 2 получаем уравнение x2 = 0, которое имеет единственный корень.
При x > 2 получаем уравнение которое не имеет корней. При a = 1 и при a = 5 исходное уравнение имеет единственный корень.
Ответ: 1; 5.
Пример 2
Найдите все значения a, при которых уравнение
имеет единственное решение.
Решение
Заметим, что если число x0 является решением уравнения, то и число также является решением этого уравнения. Значит, если уравнение имеет единственное решение, то это решение x = 0.
При x = 0 уравнение принимает вид
откуда a = 0, a = 2, a = 4.
При a = 0 и a = 4 исходное уравнение принимает вид При x < −2 правая часть уравнения
При
левая часть уравнения не меньше 4, причём равенство достигается только при x = 0. При x > 2 правая часть уравнения
Значит, исходное уравнение имеет единственное решение x = 0.
При a = 2 исходное уравнение принимает вид Числа −2, 0 и 2 являются корнями этого уравнения.
Таким образом, исходное уравнение имеет единственное решение при a = 0 и a = 4.
Ответ: 0; 4.
- «Параметр. Шпаргалка» (задания с параметром), Школково (shkolkovo.online)
- Материалы А. В. Шевкина по задачам с параметрами, brodovo19.uralschool.ru
- Прокофьев А. А., «Методы решения задач с параметром» (ЕГЭ, занятие 18), abiturient.ru, 2017
- Борщакова Е. Н., презентация к заданию 18 ЕГЭ, iro23.ru, 2025
- Попова М. А., лекция «Задача с параметром» (3 декабря 2025), profcentr.ggtu.ru
- У1
Найдите все значения
при каждом из которых уравнение
либо имеет единственное решение, либо не имеет решений.
- У2
При каких значениях параметра а система
имеет четыре решения?
- У3
При каких значениях параметра а система
имеет единственное решение?
- У4
Найдите все значения параметра a, при каждом из которых уравнение
имеет единственное решение. Найдите это решение для каждого значения a.
- У5
- У6
- У7
Найдите все значения параметра a, при каждом из которых уравнение
имеет единственное решение.
- У8
Найдите все значения параметра параметра а, при каждом из которых система уравнений
имеет ровно три решения.
- У9
- У10
Найдите все значения параметра а, при каждом из которых имеет единственное решение система уравнений
- У11
Найдите все значения параметра a при каждом из которых уравнение
имеет единственное решение.
- У12
Найдите все значения параметра a, при которых ровно одно решение (x; y) системы уравнений
удовлетворяет неравенству
- У13
Найдите все значения параметра a, при каждом из которых система
имеет единственное решение.
- У14
Найдите все значения a, при которых уравнение
имеет единственное решение.
- У15
- У16
При каких значениях параметра а система
имеет четыре решения?
- У17
- У18
Найдите все значения параметра a, при каждом из которых уравнение
имеет единственное решение. Найдите это решение для каждого значения a.
- У19
Найдите все значения параметра a, при каждом из которых система уравнений
имеет единственное решение.
- У20
- У21
Найдите все значения параметра
при каждом из которых уравнение
имеет единственное решение.
Найдите это решение для каждого значения
- У22
- У23
- Д1
Найдите все положительные значения a, при каждом из которых множество решений неравенства
состоит из одной точки, найдите это решение.
- Д2
Известно, что значение параметра а таково, что система уравнений
имеет единственное решение. Найдите это значение параметра a и решите систему при найденном значении параметра. - Д3
- Д4
Найдите все значения параметра α из интервала
при каждом из которых система уравнений
имеет единственное решение.
- Д5
Найдите все значения параметра a, при каждом из которых система уравнений
имеет ровно два различных решения?
- Д6
Найдите все значения параметра a, при каждом из которых система уравнений
имеет единственное решение.
- Д7
- Д8
- Д9
- Д10
Найти все значения параметра a, при каждом из которых система уравнений
имеет единственное решение.
- Д11
- Д12
Найдите все значения параметра b, при каждом из которых уравнение
имеет единственное решение.
- Д13
Найдите все значения параметра a, при каждом из которых система уравнений
имеет ровно три различных решения.
- Д14
- Д15
Найдите все неотрицательные значения a, при каждом из которых множество решений неравенства
состоит из одной точки, и найдите это решение.
- Д16
Известно, что значение параметра а таково, что система уравнений
имеет единственное решение. Найдите это значение параметра a и решите систему при найденном значении параметра. - Д17
- Д18
- Д19
- Д20
- Д21
- Д22
- Д23