а) Равносильное преобразование системы.
Область определения: x−y+3 ≥ 0. Произведение равно нулю, если y=x+3 либо y=x²−5x+3 при выполнении этого ограничения.
На прямой y=x+3 ограничение выполнено при любом x. На параболе оно принимает вид x(6−x) ≥ 0, то есть 0 ≤ x ≤ 6.
Следовательно, нужно найти число пересечений прямой y=ax+a с объединением прямой y=x+3 и дуги параболы при x ∈ [0; 6].
б) Пересечения с каждым графиком.
Пересечение с первой прямой задаётся уравнением (a−1)x=3−a. При a=1 пересечений нет, при остальных a имеется ровно одно.
Пересечения с дугой параболы задаются уравнением f(x)=x²−(5+a)x+3−a=0 на отрезке [0; 6].
Заметим: f(x)=(x−2)²−(a+1)(x+1). При a<−1 на всём отрезке f(x)>0, поэтому корней нет. При a=−1 имеется единственный корень x=2.
При a>−1 имеем f(2)=−3(a+1)<0. Также f(0)=3−a и f(6)=9−7a.
Если −1<a<9/7, то f(0)>0 и f(6)>0. Поэтому по одному корню лежит в интервалах (0; 2) и (2; 6); других корней у квадратного уравнения нет.
При a=9/7 корни равны 2/7 и 6, то есть дуга имеет два пересечения с прямой.
Если 9/7<a<3, то f(0)>0 и f(6)<0. Один корень лежит в (0; 6), другой — правее 6, поэтому на дуге ровно одно пересечение.
При a=3 уравнение имеет вид x(x−8)=0, и на отрезке лежит только корень x=0.
Если a>3, то f(0)<0 и f(6)<0. Поскольку ветви параболы направлены вверх, оба числа 0 и 6 лежат между её корнями, и на отрезке корней нет.
в) Подсчёт различных решений.
Общие точки прямой y=x+3 и дуги параболы определяются равенством x²−6x=0: это (0; 3) и (6; 9).
Прямая y=ax+a проходит через них соответственно при a=3 и a=9/7. Только при этих параметрах одно пересечение учитывается дважды.
При a<−1 получается одно решение; при a=−1 — два. При −1<a<9/7 получается три решения, кроме a=1, когда пересечения с первой прямой нет и решений ровно два.
При a=9/7 число различных решений равно 2+1−1=2. При 9/7<a<3 оно равно 1+1=2.
При a=3 число решений равно 1+1−1=1; при a>3 также имеется только одно решение.
Ответ: a ∈ {−1; 1} ∪ [9/7; 3).