Найдите все значения a, при каждом из которых система уравнений
имеет ровно четыре различных решения.
Требуется, чтобы уравнение имело ровно 4 корня. Построим графики левой и правой части уравнения.
Функция задает параболу с вершиной
Мы будем рассматривать ту ее часть, которая выше оси, поскольку левая часть
неотрицательна.
Функция задает прямой угол с вершиной в точке
поэтому
—
и
Угловые коэффициенты всех звеньев равны ±1, а после умножения на 4 равны ±4. Рассмотрим три случая расположения ломаной прямой.
Случай 1. Оба графика имеют вертикальные оси симметрии, поэтому можно рассматривать только случай а затем добавить в ответ все значения, симметричные полученным относительно точки −4.
Случай 2. При на параболе лежат все вершины ломаной, поэтому решений 3.
Случай 3. Будем называть звенья ломаной по порядку от первого до четвертого. Если взять a больше −4, то первая вершина ломаной попадет внутрь параболы, первое и второе звенья будут иметь по одному пересечению, третье — два, а четвертое ни одного. Итого будет 4 решения и это будет продолжаться при увеличении a до тех пор, пока третье звено не станет касаться параболы. В этот момент их станет 3, а при дальнейшем продвижении — два, третье звено ломаной больше не будет пересекать параболу. Следующее изменение произойдет, когда первая вершина ломаной попадет на параболу. При этом вторая вершина совпадет с вершиной параболы и точек будет две, при дальнейшем движении их будет не более двух. На рисунке оранжевым цветом окрашена парабола, синим — ломаная при зеленым — ломаные, имеющие 4 общих точки с параболой, красным — ломаные, одна из ветвей которых касается параболы.
Осталось определить a, при котором третье звено ломаной, то есть отрезок прямой
касается параболы. При этом уравнение
имеет нулевой дискриминант. Имеем: откуда
При таком значении а точка касания имеет абсциссу
что соответствует рисунку.
Итак, ёподходят а также симметричные им
Окончательно,
Ответ:

