
Дана функция
а) Пусть
Решите уравнение
б) При тех же значениях a и b решите неравенство
в) Пусть Найдите все такие значения b, что данная функция убывает на интервале
г) Пусть Докажите, что уравнение
имеет ровно три решения на отрезке
тогда и только тогда, когда
Решение. а) Удобно использовать формулу
б) Достаточно записать данное неравенство в виде
и исследовать знаки числителя и знаменателя.
в) Функция f будет убывающей на интервале если на этом интервале
или при
г) График функции f при показан на рисунке. Уравнение
имеет на отрезке
три решения, если
где
— точка минимума данной функции. Имеем (см. пункт в)):
откуда
В этом пункте в формулировке задачи появилось одно хорошо известное ). Кривая, задаваемая им, называется астроидой (рис. а). Рассмотрим задачу о поиске касательной к астроиде, проходящей через данную точку
Нетрудно видеть, что точка M с координатами
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
Поэтому число точек на астроиде, касательные в которых проходят через точку A, равно числу решений приведенного уравнения на отрезке !
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).
Ответ:
PDF-версии: