Задание №1227

Если y \geqslant 0, то первое уравнение задаёт окружность \phi _1 с центром в точке C_1(4; 4) радиуса 3, а если y < 0, то оно задаёт окружность \phi _2 с центром в точке C_2(4; -4) того же радиуса.

При a > 0 второе уравнение задаёт окружность \phi с центром в точке C(0; 4) радиуса a. Поэтому задача состоит в том, чтобы найти все значения параметра a, при каждом из которых окружность \phi имеет ровно две общие точки с объединением окружностей \phi _1 и \phi _2.

Координаты точки касания окружностей \phi и \phi _1 явно видны на чертеже — точки A_1(1; 4) и B_1(7; 4). То есть при a=CA_1=1 и a=CB_1=7 окружности \phi и \phi _1 касаются. При a > 7 и a < 1 окружности \phi и \phi _1 не пересекаются, при 1 < a < 7 окружности \phi и \phi _2 имеют 2 общие точки.

Далее, из точки C проведём луч CC_2 и обозначим A_2 и B_2 точки его пересечения с окружностью \phi_2 , где A_2 лежит между C и C_2. Заметим, что длина отрезка CC_2= \sqrt {4^2+(4-(-4))^{2}}= \sqrt {80}= 4\sqrt 5.

При a < CA_2 или a > CB_2 окружности \phi и \phi_2 не пересекаются. При CA_2 < a < CB_2 окружности \phi и \phi _2 имеют 2 общие точки. При a =CA_2=4\sqrt 5-3 или a=CB_2=4\sqrt 5+3, окружности \phi и \phi _2 касаются.

Исходная система имеет ровно 2 решения тогда и только тогда, когда окружность \phi с одной из окружностей \phi _1 и \phi _2 имеет 2 общие точки, а с другой не пересекается, либо касается одновременно двух окружностей.

Так как 1<4\sqrt 5-3<7<4\sqrt 5+3, то условию задачи удовлетворяют значения a\in(1;4\sqrt 5-3) \cup (7; 4\sqrt 5+3).

(1;4\sqrt 5-3) \cup  (7; 4\sqrt 5+3).