Сразу оговорюсь: буду считать, что в условии имелось в виду уравнение
(a−1)⋅9x−2a⋅3x+a+3=0
(то есть 9x и 3x, а не 9x и 3x).
1. Замена переменной
Положим
t=3x,t>0.
На отрезке x∈[0;1] имеем t∈[1;3], потому что
30=1,31=3.
Так как 9x=(32)x=32x=(3x)2=t2, уравнение становится
(a−1)t2−2at+a+3=0,t∈[1;3].
Число решений по x на [0;1] равно числу решений по t на [1;3], потому что 3x строго монотонно.
Обозначим
f(t)=(a−1)t2−2at+a+3.
2. Специальный случай a=1
Если a=1, то
f(t)=0⋅t2−2⋅1⋅t+1+3=−2t+4=0⇒t=2.
t=2∈[1;3], корень единственный ⇒ для a=1 условие выполняется.
3. Общий случай a=1: квадратное уравнение
Для a=1 имеем квадратное уравнение по t.
Его дискриминант:
Δ=(−2a)2−4(a−1)(a+3)=4a2−4(a2+2a−3)=4(−2a+3)=12−8a.
- Если a>23, то Δ<0 ⇒ корней нет ⇒ решений на [1;3] нет.
- Если a≤23, то Δ≥0 ⇒ есть хотя бы один действительный корень.
Посчитаем значения на концах отрезка:
f(1)=(a−1)⋅12−2a⋅1+a+3=2(всегда >0),
f(3)=(a−1)⋅9−2a⋅3+a+3=4a−6.
a) a<23
Тогда Δ>0 (два действительных корня) и
f(1)=2>0,f(3)=4a−6<0.
Знак на концах отрезка разный: f(1)⋅f(3)<0, значит на (1,3) ровно один корень (для квадратичной функции это гарантирует единственный корень внутри отрезка).
Корней в точках 1 и 3 нет (там f(1)=0,f(3)=0), поэтому на всём [1;3] тоже ровно один корень.
Следовательно, для всех a<23 уравнение имеет ровно одно решение на [0;1].
b) a=23
Δ=12−8⋅23=0,
квадратное уравнение имеет один (двойной) корень. Найдём его:
t0=2(a−1)2a=a−1a=2123=3.
t0=3∈[1;3], это один корень (считаем его как единственное значение t), ⇒ на [0;1] тоже одно решение по x.
c) a>23
Корней нет ⇒ решений на [0;1] нет.
Итак, множество всех подходящих параметров:
a≤23.
4. То, что нужно в ответе
Множество всех таких a:
(−∞,3/2].
-
Наибольшее число из множества:
amax=23.
-
Целые числа, входящие в множество: все целые ≤1.
Пять наибольших целых из этого множества:
1, 0, −1, −2, −3.
Их сумма:
1+0−1−2−3=−5.
Теперь прибавляем самое большое число из множества:
−5+23=−210+23=−27.
Ответ: −27.