Давайте разберём задачу пошагово. У нас есть функция, заданная кусочно, и нам нужно определить, при каких значениях параметра \(m\) прямая \( y = m \) пересекает график функции ровно в двух точках.
Шаг 1: Запишем функцию
Функция задана так: \[ f(x) = \begin{cases} 2x^2 + 6x + 3, & x \geq -2 \\ x + 2, & x < -2 \end{cases} \]
Это — парабола (в первой части) и прямая (во второй части).
Шаг 2: Построение графика каждого участка
- Для \( x \geq -2 \) — график параболы \( y = 2x^2 + 6x + 3 \).
- Для \( x < -2 \) — график прямой \( y = x + 2 \).
Шаг 3: Что значит, что прямая \( y=m \) пересекает график ровно в двух точках?
- Мы ищем такие значения \( m \), при которых уравнение \[ f(x) = m \] имеет ровно два решения.
Шаг 4: Анализирую части по отдельности.
4.1. Пересечения с параболой \( y=2x^2+6x+3 \), \( x \geq -2 \).
Решаем уравнение: \[ 2x^2 + 6x + 3 = m \] или \[ 2x^2 + 6x + (3 - m) = 0 \]
Дискриминант: \[ D_1 = (6)^2 - 4 \cdot 2 \cdot (3 - m) = 36 - 8 (3 - m) = 36 - 24 +8m = 12 + 8m \]
Количество корней зависит от \( D_1 \):
- Если \( D_1 < 0 \), решений нет.
- Если \( D_1 = 0 \), одно решение (точка касания).
- Если \( D_1 > 0 \), два решения.
Но учитываем только те решения, что удовлетворяют условию \( x \geq -2 \).
4.2. Пересечения с линией \( y=m \), \( x < -2 \).
Решаем: \[ x + 2 = m \] или \[ x = m - 2 \]
Это — одно решение, если \( x = m - 2 \) принадлежит области \( x < -2 \), то есть:
\[ m - 2 < -2 \quad \Rightarrow \quad m < 0 \]
Иначе — пересечения нет.
Шаг 5: Общий анализ
Чтобы уравнение имело ровно два общих решения с графиком функции:
- Либо одно решение на параболе и одно на прямой — сумма дает 2 решения.
- Либо два решения на параболе и прямая не пересекается с линией вне области.
Шаг 6: Рассмотрим случаи.
Случай 1: прямая пересекает оба участка.
На области \( x \geq -2 \): уравнение \( 2x^2 + 6x + (3-m) = 0 \).
Количество решений зависит от \( D_1 = 12 + 8m \):
Если \( 12 + 8m > 0 \Rightarrow m > -\frac{3}{2} \), то два решения, но нужно проверить, что оба решения — при этом \( x \geq -2 \).
Если \( 12 + 8m = 0 \Rightarrow m = -\frac{3}{2} \), одно решение: касание.
Если \( 12 + 8m < 0 \Rightarrow m < -\frac{3}{2} \), решений нет.
На области \( x < -2 \): решение \( x = m - 2 \).
- Если \( m < 0 \), то это решение входит в область \( x < -2 \) при условии \( m - 2 < -2 \Rightarrow m < 0 \), что совпадает с условием.
Шаг 7: Поиск точных значений \( m \)
Нам нужно ровно два решения уравнения \( f(x) = m \):
- Одно решение — на параболе \( x \geq -2 \).
- Одно решение — на прямой \( x < -2 \).
Тогда:
На параболе должно быть одно решение, то есть дискриминант \( D_1 = 0 \Rightarrow m = -\frac{3}{2} \). При этом, если \( m = -\frac{3}{2} \), то:
\[ D_1 = 0, \quad \text{подтверждает один корень} \]
и корень:
\[ x = \frac{-6}{2 \cdot 2} = -\frac{6}{4} = -\frac{3}{2} \]Проверим условие для области \( x \geq -2 \):
\[ -\frac{3}{2} \geq -2, \] что верно.
На области \( x < -2 \):
\[ x = m - 2 = -\frac{3}{2} - 2 = -\frac{3}{2} - \frac{4}{2} = -\frac{7}{2} = -3.5 \]
Проверим, что это \( x < -2 \):
\[ -3.5 < -2, \] верно.
Итак, при \( m = -\frac{3}{2} \) у нас есть ровно две точки пересечения:
- Одна — точка касания для параболы.
- Вторая — точка пересечения линии \( y=m \) с прямой \( x = m - 2 \).
Ответ:
Прямая \( y = m \) пересекает график функции ровно в двух точках, если и только если:
\[ \boxed{ m = -\frac{3}{2} } \]
Если нужно более подробно или есть дополнительные вопросы — обращайтесь!