Найдите все значения параметра a, при которых система
имеет ровно два различных решения.
Преобразуем систему:
Изобразим линии, соответствующие уравнениям и неравенству системы, в плоскости xOy. Каждое из двух уравнений задаёт пучок прямых, проходящих через начало координат, симметричных друг другу относительно оси ординат и совпадающих при
(см. рис., выделено красным). Двойное неравенство
задает внутреннюю часть горизонтальной полосы, ограниченной прямыми
и
Уравнение
задает окружность с центром в точке
и радиусом
Дуга окружности, лежащая в указанной полосе, выделена на рисунке синим. Определим, при каком значении параметра а прямые, задаваемые уравнениями
имеют с этой дугой окружности ровно две общие точки.
Количество решений системы при и
одинаково. Поэтому искомые значения параметра симметричны относительно нуля. Рассмотрим случай
Точка
является решением при любом значении параметра a. Вторая точка пересечения соответствует следующим трем случаям.
— Пересечению с дугой окружности прямой если при этом прямая
не пересекает дугу в точке, отличной от точки
Этот случай реализуется при
— Пересечению совпадающих при прямых
с дугой окружности в точке (2; 0) — см. рис., выделено оранжевым.
— Пересечению с дугой окружности прямой в том случае, когда прямая
является касательной, проходящей через точку
Найдем уравнение такой касательной. Прямая, проходящая через начало координат, задается уравнением
Касательная к окружности перпендикулярна радиусу, проведенному в точку касания, то есть перпендикулярна прямой
содержащий этот радиус (см. рис.). Две прямые на плоскости, отличные от координатных осей, перпендикулярны тогда и только тогда, когда произведение их угловых коэффициентов равно −1. Тем самым
откуда
Следовательно, искомое уравнение касательной есть
что соответствует значениям
При этом вторая прямая
пересекает дугу в точке, отличной от начала координат, а значит, найденное значение параметра является искомым.
Объединяя полученные значения параметра с противоположными значениями, получаем, что система имеет ровно два различных решения при
Ответ:

