Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Дана функ­ция f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =\dfraca ко­си­нус x плюс \dfracb синус x.

а)  Пусть a=1, b= ко­рень из 3 . Ре­ши­те урав­не­ние f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =4.

б)  При тех же зна­че­ни­ях a и b ре­ши­те не­ра­вен­ство f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка \geqslant}0.

в)  Пусть a=1. Най­ди­те все такие зна­че­ния b, что дан­ная функ­ция убы­ва­ет на ин­тер­ва­ле  левая круг­лая скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка .

г)  Пусть a боль­ше 0, b боль­ше 0. До­ка­жи­те, что урав­не­ние f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =1 имеет ровно три ре­ше­ния на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка 0; 2 Пи пра­вая квад­рат­ная скоб­ка тогда и толь­ко тогда, когда a в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: !3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка плюс b в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2/\!3 пра­вая круг­лая скоб­ка =1.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Удоб­но ис­поль­зо­вать фор­му­лу

 синус x плюс ко­рень из 3 ко­си­нус x=2 синус левая круг­лая скоб­ка x плюс дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i3 пра­вая круг­лая скоб­ка .

б)  До­ста­точ­но за­пи­сать дан­ное не­ра­вен­ство в виде

 дробь: чис­ли­тель: синус левая круг­лая скоб­ка x плюс дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i3 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: синус 2x конец дроби \geqslant}0

и ис­сле­до­вать знаки чис­ли­те­ля и зна­ме­на­те­ля.

в)  Функ­ция f будет убы­ва­ю­щей на ин­тер­ва­ле  левая круг­лая скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i3 пра­вая круг­лая скоб­ка , если на этом ин­тер­ва­ле

f в сте­пе­ни prime левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: синус x, зна­ме­на­тель: ко­си­нус в квад­ра­те x конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: b ко­си­нус x, зна­ме­на­тель: синус в квад­ра­те x конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­си­нус x, зна­ме­на­тель: синус в квад­ра­те x конец дроби левая круг­лая скоб­ка тан­генс в кубе x минус b пра­вая круг­лая скоб­ка \leqslant}0 ,

или b\geqslant} тан­генс в кубе x при x при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i3 пра­вая круг­лая скоб­ка , т. е. b\geqslant} тан­генс в кубе дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i3.

г)  Гра­фик функ­ции f при a, b боль­ше 0 по­ка­зан на ри­сун­ке. Урав­не­ние f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =1 имеет на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка 0; 2 Пи пра­вая квад­рат­ная скоб­ка три ре­ше­ния, если 1=f левая круг­лая скоб­ка x_0 пра­вая круг­лая скоб­ка , где x_0  — точка ми­ни­му­ма дан­ной функ­ции. Имеем (см. пункт в)):  тан­генс в кубе x_0= дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: a конец дроби , от­ку­да

f левая круг­лая скоб­ка x_0 пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: конец дроби ко­си­нус x_0 плюс дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: конец дроби синус x_0= левая круг­лая скоб­ка a в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка плюс b в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка .

В этом пунк­те в фор­му­ли­ров­ке за­да­чи по­яви­лось одно хо­ро­шо из­вест­ное урав­не­ние: x в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка плюс y в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка =c в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка (в част­ном слу­чае c=1). Кри­вая, за­да­ва­е­мая им, на­зы­ва­ет­ся аст­ро­и­дой (рис. а). Рас­смот­рим за­да­чу о по­ис­ке ка­са­тель­ной к аст­ро­и­де, про­хо­дя­щей через дан­ную точку A левая круг­лая скоб­ка a, b пра­вая круг­лая скоб­ка .

Не­труд­но ви­деть, что точка M с ко­ор­ди­на­та­ми  левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус в кубе t, синус в кубе t пра­вая круг­лая скоб­ка , t при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка 0; 2 Пи пра­вая квад­рат­ная скоб­ка , лежит на аст­ро­и­де, более того, любая точка на ней имеет такие ко­ор­ди­на­ты. Пря­мые вы­чис­ле­ния по­ка­зы­ва­ют, что урав­не­ние ка­са­тель­ной к аст­ро­и­де в точке M имеет вид

 дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: конец дроби ко­си­нус t плюс дробь: чис­ли­тель: y, зна­ме­на­тель: конец дроби синус t=1.

По­это­му число точек на аст­ро­и­де, ка­са­тель­ные в ко­то­рых про­хо­дят через точку A, равно числу ре­ше­ний при­ве­ден­но­го урав­не­ния на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка 0; 2 Пи пра­вая квад­рат­ная скоб­ка !

Каков гео­мет­ри­че­ский смысл по­лу­чен­но­го нами от­ве­та? Ока­зы­ва­ет­ся, что таких ка­са­тель­ных две, если точка A лежит вне аст­ро­и­ды или в ее вер­ши­нах, че­ты­ре, если эта точка лежит внут­ри, и три, если она лежит на аст­ро­и­де, но не сов­па­да­ет с одной из ее вер­шин (см. рис. б, в).

 

а)

б)

в)

 

Ответ: а)  левая фи­гур­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i3 плюс 2 Пи k; дробь: чис­ли­тель: 2 Пи , зна­ме­на­тель: 9 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 2 Пи k, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби : k при­над­ле­жит \Bbb Z пра­вая фи­гур­ная скоб­ка ; б)  левая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i2 плюс 2 Пи k; минус дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i3 плюс 2 Пи k пра­вая квад­рат­ная скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка 2 Пи k; дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i2 плюс 2 Пи k пра­вая круг­лая скоб­ка \cup левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби плюс 2 Пи k; Пи плюс 2 Пи k пра­вая круг­лая скоб­ка ; в) b\geqslant}3 ко­рень из 3 .


Задание парного варианта: 2076

? Источник: Про­филь­но-эли­тар­ный вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Санкт-Пе­тер­бург, 1995 год, ва­ри­ант 1
? Классификатор: По­стро­е­ние гра­фи­ков функ­ций, гра­фи­ков урав­не­ний, Три­го­но­мет­ри­че­ские не­ра­вен­ства, Три­го­но­мет­ри­че­ские урав­не­ния
?
Сложность: 11 из 10