Найдите все значения параметра a 𝑎 , при которы...

생성일: 2025년 11월 17일

답변에 사용된 모델 GPT-5.1 Thinking by Chat01

질문

Найдите все значения параметра
a
𝑎
, при которых уравнение
(
a

1
)
9
x

2
a
3
x
+
a
+
3

0
(
𝑎

1
)
9
𝑥

2
𝑎
3
𝑥
+
𝑎
+
3

0
    имеет единственное решение на [0;1]. В ответе укажите сумму пяти наибольших целых чисел из полученного множества, сложенную с самым большим числом из этого множества.

사고

Exploring custom setups and equation reasoning

It seems this might be a custom design. Typically, they'd emphasize substitution like 3^x = t. Since they mentioned the parameter, it likely involves analyzing parabola intersections and monotonicity within [1, 3]. Usage of substitutions like 3^x and 9^x makes more sense. The interval [-3, 1.5] is likely symmetrical and simple.

Analyzing the exponential case and integer selection

In the exponential case, the set SS extends to (,1.5](-∞, 1.5], meaning there are infinitely many integers within it. However, the task asks for the sum of the five largest integers, which would logically be 1, 0, -1, -2, and -3. This implies the question is designed with an unbounded set, likely intentional to focus on these five values.

Choosing exponential approach and reasoning through assumption

The exponential problem seems more intriguing, so I'll go with that for simplicity. I’ll start by saying, “Понимаю, что в условии, скорее всего, имелось в виду 9^x и 3^x; решу задачу именно для уравнения (a−1)·9^x −2a·3^x + a+3=0.” Then, I’ll proceed with the solution step-by-step, clearly stating my assumption.

Now, let’s proceed by setting t=3xt = 3^x where t[1,3]t \in [1,3], with 9x=t29^x = t^2.

Solving quadratic equation for t in range [1,3]

We have the equation (a1)t22at+a+3=0(a−1)t^2 – 2a t + a+3 = 0, which is quadratic in t. Let's focus on finding exactly one solution for tt in the range [1,3][1,3]. In the special case where a=1a = 1, we get t=2t = 2, which is valid. For a1a \neq 1, we calculate the discriminant and find a3/2a \leq 3/2, ensuring real roots. The sign analysis on f(1)f(1) and f(3)f(3) helps finalize the solution.

Thought for 4m 3s

답변

Сразу оговорюсь: буду считать, что в условии имелось в виду уравнение

(a1)9x2a3x+a+3=0(a-1)\cdot 9^x - 2a\cdot 3^x + a+3 = 0

(то есть 9x9^x и 3x3^x, а не 9x9x и 3x3x).


1. Замена переменной

Положим

t=3x,t>0.t = 3^x,\quad t>0.

На отрезке x[0;1]x\in[0;1] имеем t[1;3]t \in [1;3], потому что

30=1,31=3.3^0 = 1,\quad 3^1 = 3.

Так как 9x=(32)x=32x=(3x)2=t29^x = (3^2)^x = 3^{2x} = (3^x)^2 = t^2, уравнение становится

(a1)t22at+a+3=0,t[1;3].(a-1)t^2 -2a t + a+3 =0,\quad t\in[1;3].

Число решений по xx на [0;1][0;1] равно числу решений по tt на [1;3][1;3], потому что 3x3^x строго монотонно.

Обозначим

f(t)=(a1)t22at+a+3.f(t) = (a-1)t^2 -2a t + a+3.

2. Специальный случай a=1a=1

Если a=1a=1, то

f(t)=0t221t+1+3=2t+4=0t=2.f(t) = 0\cdot t^2 -2\cdot 1\cdot t + 1+3 = -2t+4 =0 \Rightarrow t=2.

t=2[1;3]t=2\in[1;3], корень единственный ⇒ для a=1a=1 условие выполняется.


3. Общий случай a1a\neq 1: квадратное уравнение

Для a1a\neq 1 имеем квадратное уравнение по tt.
Его дискриминант:

Δ=(2a)24(a1)(a+3)=4a24(a2+2a3)=4(2a+3)=128a.\Delta = (-2a)^2 -4(a-1)(a+3) = 4a^2 -4(a^2+2a-3) = 4(-2a+3)=12-8a.
  • Если a>32a> \frac{3}{2}, то Δ<0\Delta<0 ⇒ корней нет ⇒ решений на [1;3][1;3] нет.
  • Если a32a\le \frac{3}{2}, то Δ0\Delta\ge 0 ⇒ есть хотя бы один действительный корень.

Посчитаем значения на концах отрезка:

f(1)=(a1)122a1+a+3=2(всегда >0),f(1) = (a-1)\cdot 1^2 -2a\cdot 1 + a+3 = 2 \quad(\text{всегда } >0), f(3)=(a1)92a3+a+3=4a6.f(3) = (a-1)\cdot 9 -2a\cdot 3 + a+3 = 4a -6.

a) a<32a<\frac{3}{2}

Тогда Δ>0\Delta>0 (два действительных корня) и

f(1)=2>0,f(3)=4a6<0.f(1)=2>0,\quad f(3)=4a-6<0.

Знак на концах отрезка разный: f(1)f(3)<0f(1)\cdot f(3)<0, значит на (1,3)(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)0f(1)\neq 0, f(3)\neq 0), поэтому на всём [1;3][1;3] тоже ровно один корень.

Следовательно, для всех a<32a<\frac{3}{2} уравнение имеет ровно одно решение на [0;1][0;1].

b) a=32a = \frac{3}{2}

Δ=12832=0,\Delta = 12-8\cdot \frac{3}{2}=0,

квадратное уравнение имеет один (двойной) корень. Найдём его:

t0=2a2(a1)=aa1=3212=3.t_0 = \frac{2a}{2(a-1)} = \frac{a}{a-1} = \frac{\frac{3}{2}}{\frac{1}{2}} = 3.

t0=3[1;3]t_0=3\in[1;3], это один корень (считаем его как единственное значение tt), ⇒ на [0;1][0;1] тоже одно решение по xx.

c) a>32a > \frac{3}{2}

Корней нет ⇒ решений на [0;1][0;1] нет.

Итак, множество всех подходящих параметров:

a32.a \le \frac{3}{2}.

4. То, что нужно в ответе

Множество всех таких aa:

(,  3/2].(-\infty,\; 3/2].
  • Наибольшее число из множества:

    amax=32.a_{\max} = \frac{3}{2}.
  • Целые числа, входящие в множество: все целые 1 \le 1.
    Пять наибольших целых из этого множества:

    1, 0, 1, 2, 3.1,\ 0,\ -1,\ -2,\ -3.

Их сумма:

1+0123=5.1+0-1-2-3 = -5.

Теперь прибавляем самое большое число из множества:

5+32=102+32=72.-5 + \frac{3}{2} = -\frac{10}{2} + \frac{3}{2} = -\frac{7}{2}.

Ответ: 72\boxed{-\dfrac{7}{2}}.

이 Q&A 공유하기