Давайте решим уравнение:
\[ a^2 - 9x^2 + 18|x| - 9 = 0 \]
Поскольку в уравнении присутствует абсолютное значение \(|x|\), удобнее будет рассматривать его в двух случаях:
- Когда \(x \geq 0\), тогда \(|x| = x\).
- Когда \(x < 0\), тогда \(|x| = -x\).
Рассмотрим оба варианта отдельно.
Случай 1: \(x \geq 0\)
Тогда уравнение выглядит так:
\[ a^2 - 9x^2 + 18x - 9 = 0 \]
Перенесём все члены в уравнении:
\[ -9x^2 + 18x + (a^2 - 9) = 0 \]
Это квадратичное уравнение относительно \(x\).
Чтобы было удобнее, умножим всё уравнение на -1:
\[ 9x^2 - 18x - (a^2 - 9) = 0 \]
или:
\[ 9x^2 - 18x + (9 - a^2) = 0 \]
Обозначим:
\[ A = 9 \]
\[ B = -18 \]
\[ C = 9 - a^2 \]
Решим его через дискриминант:
\[ D = B^2 - 4AC \]
Вычислим дискриминант:
\[ D = (-18)^2 - 4 \times 9 \times (9 - a^2) \]
\[ D = 324 - 36 \times (9 - a^2) \]
\[ D = 324 - 36 \times 9 + 36a^2 \]
\[ D = 324 - 324 + 36a^2 \]
\[ D = 36a^2 \]
Так как дискриминант неотрицателен для любого \(a\), то решения есть всегда.
Найденные корни:
\[ x = \frac{-B \pm \sqrt{D}}{2A} \]
\[ x = \frac{18 \pm \sqrt{36a^2}}{18} \]
\[ \sqrt{36a^2} = 6|a| \]
Поэтому:
\[ x = \frac{18 \pm 6|a|}{18} \]
Упростим:
\[ x = \frac{18 \pm 6|a|}{18} = 1 \pm \frac{|a|}{3} \]
Поскольку мы рассматривали случай \(x \geq 0\), то решения должны удовлетворять неравенству:
\[ x \geq 0 \]
Обратим внимание на оба варианта:
- \(x = 1 + \frac{|a|}{3}\) — это \( \geq 0 \), так как \(a\) может быть любым, и \ \(1 + \frac{|a|}{3} \geq 0\) всегда.
- \(x = 1 - \frac{|a|}{3}\) — это тоже неотрицательное при условии:
\[ 1 - \frac{|a|}{3} \geq 0 \implies |a| \leq 3 \]
Итак, в случае \(x \geq 0\):
- Если \(|a| \leq 3\), то оба корня подходят:
\[ x_1 = 1 + \frac{|a|}{3} \] и \[ x_2 = 1 - \frac{|a|}{3} \] - Если \(|a| > 3\), то только первый корень подходит, так как второй станет отрицательным и не удовлетворяет условию \(x \geq 0\).
Случай 2: \(x < 0\)
Здесь \(|x| = -x\).
Уравнение:
\[ a^2 - 9x^2 + 18(-x) - 9 = 0 \]
\[ a^2 - 9x^2 - 18x - 9 = 0 \]
Перенесём всё в левую часть:
\[ -9x^2 - 18x + (a^2 - 9) = 0 \]
Умножим всё на -1:
\[ 9x^2 + 18x - (a^2 - 9) = 0 \]
Обозначим:
\[ A = 9 \]
\[ B = 18 \]
\[ C = -(a^2 - 9) = 9 - a^2 \]
Дискриминант:
\[ D = 18^2 - 4 \times 9 \times (9 - a^2) \]
\[ D = 324 - 36 \times (9 - a^2) \]
\[ D = 324 - 36 \times 9 + 36a^2 \]
\[ D = 324 - 324 + 36a^2 \]
\[ D = 36a^2 \]
Решения:
\[ x = \frac{-B \pm \sqrt{D}}{2A} = \frac{-18 \pm 6|a|}{18} \]
Итак:
\[ x = \frac{-18 \pm 6|a|}{18} = -1 \pm \frac{|a|}{3} \]
Но так как рассматриваем случай \(x < 0\), то нужно выбрать только те корни, которые меньше нуля:
\( x = -1 + \frac{|a|}{3} \).
Это отрицательное значение при условии:
\[ -1 + \frac{|a|}{3} < 0 \implies \frac{|a|}{3} < 1 \implies |a| < 3 \]\( x = -1 - \frac{|a|}{3} \) — всегда меньше нуля (поскольку \( -1 - \) что-то положительное — отрицательное).
Итог:
При \( |a| < 3 \), оба корня подходят в данном случае:
\[ x_3 = -1 + \frac{|a|}{3} \quad (\text{при } |a| < 3) \]
\[ x_4 = -1 - \frac{|a|}{3} \]При \( |a| \geq 3 \), только \( x = -1 - \frac{|a|}{3} \) подходит.
Общий вывод:
\[ \boxed{ \begin{aligned} \text{Если } |a| \leq 3:\quad & \text{на стороне } x \geq 0:\quad & x = 1 + \frac{|a|}{3} \quad \text{и} \quad x = 1 - \frac{|a|}{3} \\ & \text{на стороне } x < 0:\quad & x = -1 + \frac{|a|}{3} \quad \text{и} \quad x = -1 - \frac{|a|}{3} \\ \\ \text{Если } |a| > 3:\quad & \text{на стороне } x \geq 0:\quad & x = 1 + \frac{|a|}{3} \\ & \text{на стороне } x < 0:\quad & x = -1 - \frac{|a|}{3} \\ \end{aligned} } \]
Здесь необходимо учитывать, что для каждого конкретного значения \(a\) проверяйте, какие из найденных решений удовлетворяют исходным условиям (\(x \geq 0\) или \(x<0\)).
Если нужно ещё что-то пояснить или проверить конкретные значения, скажите!