Найдите все значения $a$, при каждом из которых уравнение
$(5x-2)\cdot \ln (x+a)=(5x-2)\cdot \ln (2x-a)$
имеет ровно один корень на отрезке $[0; 1]$.
Задание с развёрнутым ответом. Запишите решение и сравните его с разбором.
Ответ: $a\in(-\frac25;0]\cup\{\frac15\}\cup(\frac12;\frac45)$.
Решение
Один корень означает одно допустимое число $x$, даже если оно получилось двумя способами. Сначала получим всех кандидатов, сохранив область определения обоих логарифмов.
Логарифмы требуют:
$$x+a>0,\qquad2x-a>0.$$
Переносим правую часть влево и выносим общий множитель:
$$(5x-2)\bigl(\ln(x+a)-\ln(2x-a)\bigr)=0.$$
Первый множитель даёт:
$$5x-2=0,\quad5x=2,\quad x_1=\frac25.$$
Он лежит на $[0;1]$. Подстановка в аргументы даёт два строгих условия:
$$\frac25+a>0\Rightarrow a>-\frac25,$$
$$\frac45-a>0\Rightarrow a<\frac45.$$
Итак, первый кандидат допустим при $-2/5<a<4/5$.
Вторая ветвь — равенство логарифмов. Натуральный логарифм строго возрастает, поэтому при положительных аргументах равенство его значений равносильно равенству аргументов:
$$x+a=2x-a,\quad2a=x,\quad x_2=2a.$$
Подставляем в оба аргумента:
$$x_2+a=3a,\qquad2x_2-a=4a-a=3a.$$
Нужен $a>0$. Попадание в отрезок даёт $0\le2a\le1$, то есть $0\le a\le1/2$. Вместе получаем $0<a\le1/2$.
Кандидаты совпадают только при:
$$2a=\frac25,\qquad a=\frac15.$$
Считаем: при $-2/5<a\le0$ есть только первый кандидат; при $0<a\le1/2$ обычно два, но при $a=1/5$ это одно число; при $1/2<a<4/5$ опять только первый. Вне этих диапазонов нет подходящих корней. Строгие границы −2/5 и 4/5 исключены логарифмами.
Ответ:
$$a\in(-\frac25;0]\cup\{\frac15\}\cup(\frac12;\frac45).$$