Просто приведу пример, который уже можно отнести к классике жанра.
Это задача №18 Досрочной волны ЕГЭ Математика 2018 года. В Сети нетрудно найти подробные разборы от ребят с той волны вплоть до мэтров он-лайна.
На 3й вопрос однозначного ответа нет, в тесте он наверное предполагается. И как решать?