сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Find the smallest value of parameter a such that the system of inequalities

 си­сте­ма вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка 5 минус 3a пра­вая круг­лая скоб­ка x плюс 7y мень­ше или равно 2 плюс 2a,x минус ay мень­ше или равно минус 7, левая круг­лая скоб­ка 6 минус 3a пра­вая круг­лая скоб­ка x плюс y боль­ше или равно 2a минус 15 конец си­сте­мы .

has exactly one solution.

Най­ди­те наи­мень­шее воз­мож­ное зна­че­ние a, такое, что си­сте­ма не­ра­венств

 си­сте­ма вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка 5 минус 3a пра­вая круг­лая скоб­ка x плюс 7y мень­ше или равно 2 плюс 2a,x минус ay мень­ше или равно минус 7, левая круг­лая скоб­ка 6 минус 3a пра­вая круг­лая скоб­ка x плюс y боль­ше или равно 2a минус 15 конец си­сте­мы .

имеет ровно одно ре­ше­ние.
Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Each of the inequalities determines a half-plane (with its boundary). For the system to have one solution, the lines that bound these planes have to intersect at one point (note that it does not guarantee that the system has exactly one solution  — it may happen that intersection of three planes is some domain in plane and that means infinitely many solutions for the system). So, first we have to find all values of a such that system of equations

 си­сте­ма вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка 5 минус 3 a пра­вая круг­лая скоб­ка x плюс 7 y=2 плюс 2 a, x минус a y= минус 7, левая круг­лая скоб­ка 6 минус 3 a пра­вая круг­лая скоб­ка x плюс y=2 a минус 15 конец си­сте­мы .

has exactly one solution. The second equation can be written as x=a y минус 7. Substituting this expression for x into the other equations yields

 си­сте­ма вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка 5 минус 3 a пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка a y минус 7 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 7 y = 2 плюс 2 a , левая круг­лая скоб­ка 6 минус 3 a пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка a y минус 7 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс y = 2 a минус 1 5 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка 3 a в квад­ра­те минус 5 a минус 7 пра­вая круг­лая скоб­ка y=19 a минус 37, левая круг­лая скоб­ка 3 a в квад­ра­те минус 6 a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка y=19 a минус 27. конец си­сте­мы .

There is no problem to make sure that if coefficients of y on the left not turn to 0, the right sides are different from 0, and the system has no solutions. If these coefficients are not zeroes, we express y from the equations and equate them:

 дробь: чис­ли­тель: 19 a минус 37, зна­ме­на­тель: 3 a в квад­ра­те минус 5 a минус 7 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 19 a минус 27, зна­ме­на­тель: 3 a в квад­ра­те минус 6 a минус 1 конец дроби рав­но­силь­но 49 a в квад­ра­те минус 201 a плюс 152=0 рав­но­силь­но левая квад­рат­ная скоб­ка \begin{align a=1, a= дробь: чис­ли­тель: 152, зна­ме­на­тель: 49 конец дроби .\endarray.

From these values of parameter a=1 is the smallest, and so we consider it first. If a=1 our system becomes

 левая фи­гур­ная скоб­ка \begin{align 2 x плюс 7 y мень­ше или равно 4, x минус y \leqslant минус 7, 3 x плюс y \geqslant минус 13. \endarray.

We can verify that it has exactly one solution by plotting the graph and making sure that all three half-planes have exactly one common point. So a=1 is the value of parameter we need.

Каж­дое из не­ра­венств опре­де­ля­ет по­лу­плос­кость (вме­сте с гра­ни­цей). Для того, чтобы си­сте­ма имела ровно одно ре­ше­ние, пря­мые, огра­ни­чи­ва­ю­щие по­лу­плос­ко­сти, долж­ны пе­ре­се­кать­ся в одной точке (это не га­ран­ти­ру­ет того, что си­сте­ма имеет ровно одно ре­ше­ние  — может слу­чить­ся, что пе­ре­се­че­ни­ем трёх по­лу­плос­ко­стей яв­ля­ет­ся не­ко­то­рая об­ласть плос­ко­сти, и си­сте­ма имеет бес­ко­неч­но много ре­ше­ний). Итак, нам нужно найти все такие зна­че­ния a, что си­сте­ма урав­не­ний

 левая фи­гур­ная скоб­ка \begin{align левая круг­лая скоб­ка 5 минус 3 a пра­вая круг­лая скоб­ка x плюс 7 y=2 плюс 2 a, x минус a y= минус 7, левая круг­лая скоб­ка 6 минус 3 a пра­вая круг­лая скоб­ка x плюс y=2 a минус 15 \endarray.

имеет ровно одно ре­ше­ние. Вто­рое урав­не­ние может быть за­пи­са­но как x=a y минус 7. Под­став­ляя это­вы­ра­же­ние для x в остав­ши­е­ся урав­не­ния си­сте­мы даёт

 си­сте­ма вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка 5 минус 3 a пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка a y минус 7 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 7 y = 2 плюс 2 a , левая круг­лая скоб­ка 6 минус 3 a пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка a y минус 7 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс y = 2 a минус 1 5 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка 3 a в квад­ра­те минус 5 a минус 7 пра­вая круг­лая скоб­ка y=19 a минус 37, левая круг­лая скоб­ка 3 a в квад­ра­те минус 6 a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка y=19 a минус 27. конец си­сте­мы .

Не­слож­но про­ве­рить, что если ко­эф­фи­ци­ен­ты при y в левых ча­стях не об­ра­ща­ют­ся в 0, пра­вые части от­лич­ны oт 0, и у си­сте­мы нет ре­ше­ний. Если эти ко­эф­фи­ци­ен­ты не­ну­ле­вые, мы вы­ра­жа­ем y из урав­не­ний и при­рав­ни­ва­ем по­лу­чен­ные вы­ра­же­ния:

 дробь: чис­ли­тель: 19 a минус 37, зна­ме­на­тель: 3 a в квад­ра­те минус 5 a минус 7 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 19 a минус 27, зна­ме­на­тель: 3 a в квад­ра­те минус 6 a минус 1 конец дроби рав­но­силь­но 49 a в квад­ра­те минус 201 a плюс 152=0 рав­но­силь­но левая квад­рат­ная скоб­ка \begin{align a=1, a= дробь: чис­ли­тель: 152, зна­ме­на­тель: 49 конец дроби .\endarray.

Из этих зна­че­ний па­ра­мет­ра a=1 яв­ля­ет­ся наи­мень­шим, по­это­му рас­смот­рим его пер­вым. Если a=1, наша си­сте­ма при­ни­ма­ет вид

 левая фи­гур­ная скоб­ка \begin{align 2 x плюс 7 y мень­ше или равно 4, x минус y \leqslant минус 7, 3 x плюс y \geqslant минус 13. \endarray.

Можно про­ве­рить, что она имеет ровно одно ре­ше­ние, изоб­ра­зив все три по­лу­плос­ко­сти на чер­те­же и убе­див­шись, что они имеют ровно одну общую точку. Итак, a=1  — это ис­ко­мое зна­че­ние па­ра­мет­ра.

 

Ответ: 1.