13В. Найдите все значения параметра a, при каждом из которых один из корней уравнения  \(\left( {a-2} \right){x^2}-2\left( {a + 3} \right)x + 4a = 0\)  больше 3, а другой меньше 2.

Ответ

ОТВЕТ:  \(\left( {2;\,5} \right).\)

Решение

Если  \(a-2 = 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;a = 2,\)  то уравнение является линейным, поэтому оно не может иметь два корня, значит  \(a = 2\)  не подходит.

Введём функцию  \(f\left( x \right) = \left( {a-2} \right){x^2}-2\left( {a + 3} \right)x + 4a,\)  графиком которой является парабола, если  \(a \ne 2.\)

Если  \(a-2 > 0,\)  то ветви параболы направлены вверх (см. рис. 1), и для того чтобы один корень был больше  3,  а другой меньше  2,  необходимо  выполнение следующих условий:

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a-2 > 0,\,}\\{\begin{array}{*{20}{c}}{f\left( 2 \right) < 0,}\\{f\left( 3 \right) < 0\;}\end{array}}\end{array}} \right.\;\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a > 2,\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\,\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;}\\{\begin{array}{*{20}{c}}{4\left( {a-2} \right)-4\left( {a + 3} \right) + 4a < 0,}\\{9\left( {a-2} \right)-6\left( {a + 3} \right) + 4a < 0\;}\end{array}}\end{array}} \right.\;\;\;\;\; \Leftrightarrow \)

\( \Leftrightarrow \;\;\;\;\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a > 2,\;\;\;\;\;\;\,\;\;\;\;\;\;\;\,\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;}\\{\begin{array}{*{20}{c}}{4a-8-4a-12 + 4a < 0,\,}\\{9a-18-6a-18 + 4a < 0}\end{array}}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a > 2,\;\,}\\{\begin{array}{*{20}{c}}{a < 5,\;\,}\\{a < \frac{{36}}{7}}\end{array}}\end{array}} \right.\;\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\;a \in \left( {2;5} \right).\)

Если  \(a-2 < 0,\)  то ветви параболы направлены вниз (см. рис. 2), и для того чтобы один корень был больше  3,  а другой меньше  2,  необходимо выполнение следующих условий:

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a-2 < 0,\,}\\{\begin{array}{*{20}{c}}{f\left( 2 \right) > 0,}\\{f\left( 3 \right) > 0\;}\end{array}}\end{array}} \right.\;\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a < 2,\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\,\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;}\\{\begin{array}{*{20}{c}}{4\left( {a-2} \right)-4\left( {a + 3} \right) + 4a > 0,}\\{9\left( {a-2} \right)-6\left( {a + 3} \right) + 4a > 0\;}\end{array}}\end{array}} \right.\;\;\;\;\; \Leftrightarrow \)

\( \Leftrightarrow \;\;\;\;\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a < 2,\;\;\;\;\;\;\,\;\;\;\;\;\;\;\,\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;}\\{\begin{array}{*{20}{c}}{4a-8-4a-12 + 4a > 0,\,}\\{9a-18-6a-18 + 4a > 0}\end{array}}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a < 2,\;\,}\\{\begin{array}{*{20}{c}}{a > 5,\;\,}\\{a > \frac{{36}}{7}}\end{array}}\end{array}} \right.\;\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\;\emptyset .\)

Таким образом, при  \(a \in \left( {2;\,5} \right)\)  один из корней уравнения больше  3, а другой меньше  2.

Ответ:  \(\left( {2;\,5} \right).\)