Find the smallest value of parameter a such that the system of inequalities
Найдите наименьшее возможное значение a, такое, что система неравенств
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
has exactly one solution. The second equation can be written as Substituting this expression for x into the other equations yields
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:
From these values of parameter is the smallest, and so we consider it first. If our system becomes
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 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
имеет ровно одно решение. Второе уравнение может быть записано как Подставляя этовыражение для x в оставшиеся уравнения системы даёт
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:
Из этих значений параметра является наименьшим, поэтому рассмотрим его первым. Если наша система принимает вид
Можно проверить, что она имеет ровно одно решение, изобразив все три полуплоскости на чертеже и убедившись, что они имеют ровно одну общую точку. Итак,
Ответ: 1.