Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2080
i

Дана функ­ция f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x ло­га­рифм по ос­но­ва­нию левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: конец дроби 2 в сте­пе­ни 7 x ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 4 дробь: чис­ли­тель: x в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 16 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби .

а)  Ре­ши­те не­ра­вен­ство f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше или равно 0.

б)  Ре­ши­те урав­не­ние f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: x конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка .

в)  При каких зна­че­ни­ях a урав­не­ние f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =a имеет ровно два раз­лич­ных корня?

г)  Пусть n левая круг­лая скоб­ка b пра­вая круг­лая скоб­ка , где b боль­ше 0 и b не равно 1,  — число раз­лич­ных кор­ней урав­не­ния f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка bx пра­вая круг­лая скоб­ка . По­строй­те гра­фик функ­ции n.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Пре­об­ра­зу­ем за­да­ю­щее функ­цию вы­ра­же­ние. Функ­ция опре­де­ле­на при по­ло­жи­тель­ных зна­че­ни­ях пе­ре­мен­ной, для них, ис­поль­зуя свой­ства ло­га­риф­ма, по­лу­ча­ем:

 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: конец дроби 2 в сте­пе­ни 7 x = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 левая круг­лая скоб­ка 2 в сте­пе­ни 7 x пра­вая круг­лая скоб­ка = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 2 в сте­пе­ни 7 плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x} = 7 плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x},

 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 4 дробь: чис­ли­тель: x в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 16 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 дробь: чис­ли­тель: |x|, зна­ме­на­тель: 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 8 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 8 пра­вая круг­лая скоб­ка = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x минус 8,

по­это­му

f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x левая круг­лая скоб­ка ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x плюс 7 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x минус 8 пра­вая круг­лая скоб­ка .

 

а)  По­ло­жим t = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x, тогда не­ра­вен­ство при­мет вид t левая круг­лая скоб­ка t плюс 7 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t минус 8 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно 0. Решая его ме­то­дом ин­тер­ва­лов, на­хо­дим:  минус 7 мень­ше или равно t мень­ше или равно 0 или t боль­ше или равно 8. Воз­вра­ща­ясь к ис­ход­ной пе­ре­мен­ной, по­лу­ча­ем:

 со­во­куп­ность вы­ра­же­ний минус 7 мень­ше или равно ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x мень­ше или равно 0, ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x боль­ше или равно 8 конец со­во­куп­но­сти . рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 7 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно x мень­ше или равно 2 в сте­пе­ни 0 , x боль­ше или равно 2 в сте­пе­ни 8 конец со­во­куп­но­сти . рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: конец дроби 128 мень­ше или равно x мень­ше или равно 1, x боль­ше или равно 256. конец со­во­куп­но­сти .

б)  По­сколь­ку  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: x конец дроби = x в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , а  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка = минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x, имеем:

f левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: x конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x левая круг­лая скоб­ка минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x плюс 7 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x минус 8 пра­вая круг­лая скоб­ка = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x левая круг­лая скоб­ка 7 минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x плюс 8 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Пусть t = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x, тогда из урав­не­ния f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: x конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка . по­лу­ча­ем:

t левая круг­лая скоб­ка t плюс 7 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t минус 8 пра­вая круг­лая скоб­ка = t левая круг­лая скоб­ка 7 минус t пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t плюс 8 пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний t = 0, левая круг­лая скоб­ка t плюс 7 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t минус 8 пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка 7 минус t пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t плюс 8 пра­вая круг­лая скоб­ка конец со­во­куп­но­сти . рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний t=0, t в квад­ра­те = 56. конец со­во­куп­но­сти . рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний t=0, t = \pm 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 14 конец ар­гу­мен­та . конец со­во­куп­но­сти .

Таким об­ра­зом,  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x = 0, от­ку­да x = 1 или  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x = 0, от­ку­да x = 1, или  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x = \pm 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 14 конец ар­гу­мен­та , от­ку­да x = 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \pm 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 14 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка .

 

в)  После за­ме­ны t = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x, ко­то­рая не ме­ня­ет ко­ли­че­ства кор­ней, по­сколь­ку каж­до­му t со­от­вет­ству­ет ровно одно зна­че­ние x, по­лу­ча­ем урав­не­ние t левая круг­лая скоб­ка t плюс 7 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t минус 8 пра­вая круг­лая скоб­ка =a или после рас­кры­тия ско­бок t в кубе минус t в квад­ра­те минус 56t минус a=0. Если ку­би­че­ское урав­не­ние имеет ровно два корня, то один из них  — ко­рень крат­но­сти 2, по­это­му яв­ля­ет­ся и кор­нем про­из­вод­ной, от­ку­да 3t в квад­ра­те минус 2t минус 56=0, то есть t = минус 4 или t = дробь: чис­ли­тель: 14, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби . Под­став­ляя най­ден­ные корни про­из­вод­ной в ис­ход­ное урав­не­ние на­хо­дим, при каких a най­ден­ные числа будут кор­ня­ми:

a_1 = 4 левая круг­лая скоб­ка 4 плюс 7 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка 4 минус 8 пра­вая круг­лая скоб­ка = 144,

a_2 = дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби плюс 7 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус 8 пра­вая круг­лая скоб­ка = минус дробь: чис­ли­тель: 4900, зна­ме­на­тель: 27 конец дроби .

От­ме­тим также, что вто­рая про­из­вод­ная равна 6t и об­ра­ща­ет­ся в нуль толь­ко при x=0, а зна­чит, най­ден­ные корни имеют крат­ность 2, но не имеют крат­но­сти 3.

 

г)  По­ло­жим  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 b=a, тогда  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 bx= ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 b плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x=a плюс t, а по­то­му урав­не­ние f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = f левая круг­лая скоб­ка bx пра­вая круг­лая скоб­ка имеет вид

t левая круг­лая скоб­ка t плюс 7 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t минус 8 пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка t плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t плюс a плюс 7 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t плюс a минус 8 пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но
 рав­но­силь­но t в кубе минус t в квад­ра­те минус 56t = левая круг­лая скоб­ка t плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка в кубе минус левая круг­лая скоб­ка t плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те минус 56 левая круг­лая скоб­ка t плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но a левая круг­лая скоб­ка 3t в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка 3a минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка t плюс a в квад­ра­те минус a минус 56 пра­вая круг­лая скоб­ка = 0.

При a=0 (то есть b=1) любое t будет ре­ше­ни­ем. При про­чих a можно по­де­лить на a, по­лу­чим 3t в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка 3a минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка t плюс левая круг­лая скоб­ка a в квад­ра­те минус a минус 56 пра­вая круг­лая скоб­ка = 0, Най­дем дис­кри­ми­нант по­лу­чен­но­го квад­рат­но­го урав­не­ния:

D=9a в квад­ра­те минус 12a плюс 4 минус 12 левая круг­лая скоб­ка a в квад­ра­те минус a минус 56 пра­вая круг­лая скоб­ка = 676 минус 3a в квад­ра­те .

При a в квад­ра­те мень­ше дробь: чис­ли­тель: 676, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби дис­кри­ми­нант по­ло­жи­те­лен, а у урав­не­ния два корня, при a в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: 676, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби име­ет­ся один ко­рень, при a в квад­ра­те боль­ше дробь: чис­ли­тель: 676, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби кор­ней нет.

Воз­вра­ща­ясь к b, по­лу­ча­ем, что урав­не­ние имеет два корня при a в квад­ра­те = \log в квад­ра­те _2 b мень­ше дробь: чис­ли­тель: 676, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , то есть при

 минус дробь: чис­ли­тель: 26, зна­ме­на­тель: ко­рень из 3 конец дроби мень­ше ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 b мень­ше дробь: чис­ли­тель: 26, зна­ме­на­тель: ко­рень из 3 конец дроби рав­но­силь­но 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: 26, зна­ме­на­тель: ко­рень из 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше b мень­ше 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 26, зна­ме­на­тель: ко­рень из 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка ,

имеет одно ре­ше­ние при b = 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \pm дробь: чис­ли­тель: 26, зна­ме­на­тель: ко­рень из 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка , не имеет ре­ше­ний при  0 мень­ше b мень­ше 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: 26, зна­ме­на­тель: ко­рень из 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка и при  b боль­ше 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 26, зна­ме­на­тель: ко­рень из 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка . Учи­ты­вая огра­ни­че­ние b не равно 1 из усло­вия, стро­им гра­фик функ­ции n левая круг­лая скоб­ка b пра­вая круг­лая скоб­ка .

 

Ответ: a)  левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: конец дроби 128; 1 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка \cup левая квад­рат­ная скоб­ка 256; плюс бес­ко­неч­ность пра­вая круг­лая скоб­ка ; б)  левая фи­гур­ная скоб­ка 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 14 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка , 1; 2 в сте­пе­ни { 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 14 конец ар­гу­мен­та пра­вая фи­гур­ная скоб­ка ; в) a = минус дробь: чис­ли­тель: 4900, зна­ме­на­тель: 27 конец дроби , a = 144; г)  см. рис.


Задание парного варианта: 2048

? Источник: Про­филь­но-эли­тар­ный вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Санкт-Пе­тер­бург, 1992 год, ва­ри­ант 2
? Классификатор: Ло­га­риф­ми­че­ские не­ра­вен­ства, Ло­га­риф­ми­че­ские урав­не­ния и си­сте­мы
?
Сложность: 11 из 10