Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2000
i

2.  Дана функ­ция  y = 4 синус в квад­ра­те x плюс ко­си­нус 4x.

а)  Вы­ра­зи­те y как функ­цию от  ко­си­нус 2x.

б)  Ре­ши­те урав­не­ние  y = 1.

в)  Най­ди­те об­ласть зна­че­ний функ­ции y.

г)  Сколь­ко кор­ней в за­ви­си­мо­сти от a имеет урав­не­ние  y = a на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка ?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Вы­ра­зим y как функ­цию от  ко­си­нус 2x:

 y = 4 синус в квад­ра­те x плюс ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка 2 умно­жить на 2x пра­вая круг­лая скоб­ка = 4 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1 минус ко­си­нус 2x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс 2 ко­си­нус в квад­ра­те 2x минус 1 =
= 2 минус 2 ко­си­нус 2x плюс 2 ко­си­нус в квад­ра­те 2x минус 1 = 2 ко­си­нус в квад­ра­те 2x минус 2 ко­си­нус 2x плюс 1.

Счи­тая ко­си­нус двой­но­го угла ар­гу­мен­том, по­лу­ча­ем:  y = 2t в квад­ра­те минус 2t плюс 1.

б)  Решим урав­не­ние  2t в квад­ра­те минус 2t плюс 1 = 1, то есть  2t в квад­ра­те минус 2t = 0, по­лу­чим  2t левая круг­лая скоб­ка t минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка = 0, от­ку­да  t = 0 или  t = 1. Воз­вра­ща­ясь к ис­ход­ной пе­ре­мен­ной, по­лу­ча­ем:

 со­во­куп­ность вы­ра­же­ний ко­си­нус 2x = 0, ко­си­нус 2x = 1 конец со­во­куп­но­сти . рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний 2x = дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс Пи k, 2x = 2 Пи k конец со­во­куп­но­сти . рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний x = дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби k, x = Пи k, конец со­во­куп­но­сти . k при­над­ле­жит Z .

в)  Функ­ция  ко­си­нус 2x при­ни­ма­ет все зна­че­ния из про­ме­жут­ка  левая квад­рат­ная скоб­ка минус 1; 1 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка , по­это­му мно­же­ство зна­че­ний  y левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка на  R сов­па­да­ет со мно­же­ством зна­че­ний квад­ра­тич­ной функ­ции

 g левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка = 2t в квад­ра­те минус 2t плюс 1 = 2 левая круг­лая скоб­ка t минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби

на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка минус 1; 1 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка . Функ­ция  g левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка убы­ва­ет при  t мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби и воз­рас­та­ет при  t боль­ше или равно дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , по­это­му ее наи­мень­шее зна­че­ние до­сти­га­ет­ся при  t = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ; оно равно  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . Так как  g левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка = 5, а  g левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка = 1, то наи­боль­шее зна­че­ние равно 5. Тем самым,

 \underset R \mathopE левая круг­лая скоб­ка y пра­вая круг­лая скоб­ка = \underset левая квад­рат­ная скоб­ка минус 1; 1 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка \mathopE левая круг­лая скоб­ка g пра­вая круг­лая скоб­ка = левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ; 5 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка .

г)  Ис­поль­зуя по­стро­ен­ный выше гра­фик квад­рат­но­го трех­чле­на, за­клю­ча­ем, что урав­не­ние  2t в квад­ра­те минус 2t плюс 1 = a от­но­си­тель­но t:

—  при  a боль­ше 5 или при  a мень­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби не имеет ре­ше­ний;

—  при  1 мень­ше a мень­ше или равно 5 имеет един­ствен­ное ре­ше­ние, ле­жа­щее в про­ме­жут­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка минус 1; 0 пра­вая круг­лая скоб­ка ;

—  при  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби мень­ше a мень­ше или равно 1 имеет два ре­ше­ния, ле­жа­щих в про­ме­жут­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка 0; 1 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка ;

—  при  a = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби имеет един­ствен­ное ре­ше­ние  t = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Каж­дое из этих ре­ше­ний при­во­дит к урав­не­нию  ко­си­нус 2x = t от­но­си­тель­но х. Функ­ция  ко­си­нус 2x на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка убы­ва­ет (см. рис.), при­ни­мая все зна­че­ния из от­рез­ка  левая квад­рат­ная скоб­ка минус 1; 1 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка по од­но­му разу. Сле­до­ва­тель­но, урав­не­ние  y левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = a от­но­си­тель­но х:

—  при  a мень­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби или при  a боль­ше 5 не имеет ре­ше­ний;

—  при  1 мень­ше a мень­ше или равно 5 имеет един­ствен­ное ре­ше­ние, ле­жа­щее в про­ме­жут­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби ; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка ;

—  при  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби мень­ше a мень­ше или равно 1 имеет два ре­ше­ния, ле­жа­щих в про­ме­жут­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка ;

—  при  a = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби имеет един­ствен­ное ре­ше­ние  x = дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби .

 

Ответ: а)  y = 2t в квад­ра­те минус 2t плюс 1; б)  левая фи­гур­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби k; Пи k : k при­над­ле­жит Z пра­вая фи­гур­ная скоб­ка ; в)  левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ; 5 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка ; г) два корня при  a при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ; 1 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка , один ко­рень при  a при­над­ле­жит левая фи­гур­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая фи­гур­ная скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка 1; 5 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка , при про­чих a нет кор­ней.


Задание парного варианта: 1978

? Источник: Про­филь­но-эли­тар­ный вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Санкт-Пе­тер­бург, 1990 год, ва­ри­ант 2
? Классификатор: Три­го­но­мет­ри­че­ские не­ра­вен­ства, Три­го­но­мет­ри­че­ские урав­не­ния
?
Сложность: 11 из 10