Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 1740
i

1.  Дана функ­ция f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка .

а)  Изоб­ра­зи­те на плос­ко­сти мно­же­ство точек, ко­ор­ди­на­ты (x, y) ко­то­рых удо­вле­тво­ря­ют си­сте­ме

 си­сте­ма вы­ра­же­ний f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс f левая круг­лая скоб­ка y пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби ,x плюс y=3. конец си­сте­мы .

б)  До­ка­жи­те, что если f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс f левая круг­лая скоб­ка y пра­вая круг­лая скоб­ка =18, то x плюс y плюс 4 боль­ше или равно 0.

в)  Най­ди­те все зна­че­ния c, при ко­то­рых си­сте­ма

 си­сте­ма вы­ра­же­ний f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс f левая круг­лая скоб­ка y пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ,x в квад­ра­те плюс y в квад­ра­те =c конец си­сте­мы .

имеет ре­ше­ние.

г)  Пусть S пло­щадь части тре­тье­го квад­ран­та, со­сто­я­щей из точек, ко­ор­ди­на­ты (x, y) ко­то­рых удо­вле­тво­ря­ют не­ра­вен­ству f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс f левая круг­лая скоб­ка y пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно a левая круг­лая скоб­ка a боль­ше 2 пра­вая круг­лая скоб­ка . До­ка­жи­те, что S боль­ше ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Вто­рое урав­не­ние за­да­ет пря­мую y=3 минус x. Пер­вое не­ра­вен­ство после под­ста­нов­ки можно пе­ре­пи­сать в виде

3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка x минус 3 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби .

Обо­зна­чая 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =t по­лу­чим не­ра­вен­ство

 дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: t конец дроби плюс t умно­жить на 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 3 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 9 конец дроби .

До­мно­жая на 27t боль­ше 0 по­лу­чим

27 плюс t в квад­ра­те мень­ше или равно 12t рав­но­силь­но t в квад­ра­те минус 12t плюс 27 мень­ше или равно 0 рав­но­силь­но левая круг­лая скоб­ка t минус 3 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t минус 9 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно 0 рав­но­силь­но 3 мень­ше или равно t мень­ше или равно 9,

от­ку­да x при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка 1;2 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка .

Итак, мно­же­ство это от­ре­зок с кон­ца­ми в точ­ках  левая круг­лая скоб­ка 1;2 пра­вая круг­лая скоб­ка и  левая круг­лая скоб­ка 2;1 пра­вая круг­лая скоб­ка .

б)  По усло­вию 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус y пра­вая круг­лая скоб­ка =18. По не­ра­вен­ству о сред­них для двух чисел по­лу­чим

3 в квад­ра­те =9= дробь: чис­ли­тель: 18, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус y пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби боль­ше или равно ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x конец ар­гу­мен­та 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус y пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x минус y конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка =3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка x плюс y пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка .

Зна­чит, 2 боль­ше или равно минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка x плюс y пра­вая круг­лая скоб­ка , от­ку­да x плюс y плюс 4 боль­ше или равно 0.

в)  По­сколь­ку x и y вхо­дят в урав­не­ния сим­мет­рич­но, можно счи­тать, что x боль­ше или равно y, от­ку­да 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус y пра­вая круг­лая скоб­ка . Тогда

3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус y пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби =3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка ,

от­ку­да x боль­ше или равно 1. Пре­об­ра­зу­ем урав­не­ние:

3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус y пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби рав­но­силь­но 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус y пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но y= минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка .

Оче­вид­но при x боль­ше или равно 1 эта функ­ция опре­де­ле­на. Тогда

x в квад­ра­те плюс y в квад­ра­те =x в квад­ра­те плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка .

До­ка­жем, что эта функ­ция воз­рас­та­ет при x боль­ше или равно 1. Возь­мем ее про­из­вод­ную:

 левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка '=2x плюс 2 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка на­ту­раль­ный ло­га­рифм 3 конец дроби умно­жить на левая круг­лая скоб­ка минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка на­ту­раль­ный ло­га­рифм 3 пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка =
= 2x плюс 2 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби .

По­сколь­ку 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , и  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше 0 можно оце­нить это вы­ра­же­ние

2x плюс 2 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби боль­ше или равно 2 умно­жить на 1 плюс 2 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на дробь: чис­ли­тель: дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , зна­ме­на­тель: дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец дроби =2 плюс 2 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию целая часть: 3, дроб­ная часть: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 умно­жить на 1=0.

Итак, про­из­вод­ная по­ло­жи­тель­на, по­это­му функ­ция воз­рас­та­ет, при­чем

x в квад­ра­те плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше или равно x в квад­ра­те arrow плюс бес­ко­неч­ность при xarrow бес­ко­неч­ность .

Зна­чит, она при­ни­ма­ет все зна­че­ния от f левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка =1 плюс 1=2 до  плюс бес­ко­неч­ность . По­лу­ча­ем ответ c при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка 2; бес­ко­неч­ность пра­вая круг­лая скоб­ка

г)  Ана­ло­гич­но преды­ду­ще­му пунк­ту, пе­ре­пи­шем усло­вие f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс f левая круг­лая скоб­ка y пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно a в виде

3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус y пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно a рав­но­силь­но 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус y пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно a минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но минус y мень­ше или равно ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка a минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но y боль­ше или равно минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка a минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка .

Най­дем точку пе­ре­се­че­ния гра­фи­ка с го­ри­зон­таль­ной осью:

0= минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка a минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но a минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка =1 рав­но­силь­но 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка =a минус 1 рав­но­силь­но x= минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка .

До­ка­жем, что функ­ция f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка a минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка вы­пук­ла вниз. Имеем:

f' левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = минус дробь: чис­ли­тель: минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка на­ту­раль­ный ло­га­рифм 3 умно­жить на левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка a минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка на­ту­раль­ный ло­га­рифм 3 конец дроби = минус дробь: чис­ли­тель: 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: a минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = дробь: чис­ли­тель: минус 1, зна­ме­на­тель: a 3 в сте­пе­ни x минус 1 конец дроби .

Оче­вид­но при усло­вии a боль­ше 2 и x\geqslant минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка имеем

a 3 в сте­пе­ни x минус 1 боль­ше или равно a умно­жить на 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка минус 1= дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: a минус 1 конец дроби минус 1= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a минус 1 конец дроби боль­ше 0.

Зна­чит, зна­ме­на­тель воз­рас­та­ет и про­из­вод­ная со­от­вет­ствен­но. По­это­му вто­рая про­из­вод­ная будет по­ло­жи­тель­на, что и тре­бо­ва­лось до­ка­зать.

В таком слу­чае гра­фик функ­ции на­хо­дит­ся ниже любой своей хорды. От­ме­тим на гра­фи­ке точку, в ко­то­рой x=y:

3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка =a рав­но­силь­но 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби рав­но­силь­но x= минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

и со­еди­ним ее с точ­ка­ми пе­ре­се­че­ния с осями ко­ор­ди­нат. Тогда внут­ри об­ла­сти об­ра­зу­ет­ся че­ты­рех­уголь­ник, раз­би­тый на два тре­уголь­ни­ка. У каж­до­го из них ос­но­ва­ние равно  минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , а вы­со­та равна  минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , зна­чит, их сум­мар­ная пло­щадь равна

2 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на левая круг­лая скоб­ка минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Зна­чит, пло­щадь об­ла­сти боль­ше.

 

 

(нужен ри­су­нок. Можно про­сто сим­мет­рич­но от­ра­зить об­ласть из за­да­ния 2135 от­но­си­тель­но на­ча­ла ко­ор­ди­нат.)

 

Ответ: а) от­ре­зок пря­мой x + y  =  3 с кон­ца­ми в точ­ках A(2; 1) и B(1; 2); в) c ⩾ 2.


Задание парного варианта: 2135

? Источник: Про­филь­но-эли­тар­ный вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Санкт-Пе­тер­бург, 2001 год, ва­ри­ант 2
? Классификатор: За­да­чи с па­ра­мет­ром, Ин­те­грал, вы­чис­ле­ние пло­ща­дей , По­ка­за­тель­ные урав­не­ния и их си­сте­мы, По­стро­е­ние гра­фи­ков функ­ций, гра­фи­ков урав­не­ний
?
Сложность: 11 из 10