Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2081
i

Даны функ­ции f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = синус x, g левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = ко­си­нус 2x.

а)  Вы­чис­ли­те пло­щадь фи­гу­ры, ко­то­рая огра­ни­че­на гра­фи­ка­ми дан­ных функ­ций и пря­мы­ми x= Пи и x= дробь: чис­ли­тель: 7 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби .

б)  Пусть A левая круг­лая скоб­ка m пра­вая круг­лая скоб­ка и B левая круг­лая скоб­ка m пра­вая круг­лая скоб­ка   — точки пе­ре­се­че­ния пря­мой x=m с гра­фи­ка­ми функ­ций f и g. При каких m длина от­рез­ка с кон­ца­ми в этих точ­ках равна еди­ни­це?

в)  Су­ще­ству­ет ли от­ре­зок, концы ко­то­ро­го лежат на гра­фи­ке функ­ции f, а се­ре­ди­на сов­па­да­ет с точ­кой M левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби , дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка ?

г)  Изоб­ра­зи­те на ко­ор­ди­нат­ной плос­ко­сти мно­же­ство се­ре­дин от­рез­ков, концы ко­то­рых лежат на гра­фи­ке функ­ции f.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  За­ме­тим, что при x при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка Пи ; дробь: чис­ли­тель: 7 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка по­лу­чим 2x при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка 2 Пи ; дробь: чис­ли­тель: 7 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка , по­это­му  ко­си­нус 2x боль­ше 0 боль­ше или равно синус x, то есть гра­фик g левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка про­хо­дит выше гра­фи­ка f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка . Зна­чит,

S= при­над­ле­жит t пре­де­лы: от Пи до дробь: чис­ли­тель: 7 Пи , 6} левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус 2x минус синус x пра­вая круг­лая скоб­ка dx=\dvpod дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби синус 2x плюс ко­си­нус x, зна­ме­на­тель: Пи конец дроби {  дробь: чис­ли­тель: 7 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби синус дробь: чис­ли­тель: 7 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 7 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби синус 2 Пи минус ко­си­нус Пи =
= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби синус дробь: чис­ли­тель: Пи }3 минус ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: Пи }6 минус 0 плюс 1= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: ко­рень из { 3, зна­ме­на­тель: , конец дроби зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс 1=1 минус дробь: чис­ли­тель: ко­рень из { 3, зна­ме­на­тель: , конец дроби зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

б)  Нужно, чтобы зна­че­ния функ­ций в точке x от­ли­ча­лись на 1. Решим урав­не­ние

\abs ко­си­нус 2x минус синус x=1 рав­но­силь­но \abs1 минус 2 синус в квад­ра­те x минус синус x=1

Обо­зна­чая  синус x=t, по­лу­чим

\abs1 минус 2t в квад­ра­те минус t=1 рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний 1 минус 2t в квад­ра­те минус t=1,1 минус 2t в квад­ра­те минус t= минус 1 конец со­во­куп­но­сти . рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний 2t в квад­ра­те плюс t=0,2t в квад­ра­те плюс t минус 2=0 конец со­во­куп­но­сти . рав­но­силь­но

 рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка 2t плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка t=0,2t в квад­ра­те плюс t минус 2=0 конец со­во­куп­но­сти . рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний t=0,t= минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , t= дробь: чис­ли­тель: минус 1\pm ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 17 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби . конец со­во­куп­но­сти .

За­ме­тим, что  дробь: чис­ли­тель: минус 1 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 17 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби мень­ше минус дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби мень­ше минус 1, по­это­му урав­не­ние  синус x= дробь: чис­ли­тель: минус 1 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 17 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби ре­ше­ний не имеет. Все осталь­ные корни лежат на от­рез­ке [−1; 1] и дают корни  синус x=0, т. е. x= Пи k, где k при­над­ле­жит Z ;  синус x= минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , т. е. x= минус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс 2 Пи k и x= минус дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс 2 Пи k, где k при­над­ле­жит Z ;  синус x= дробь: чис­ли­тель: минус 1 плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 17 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби , т. е. x= арк­си­нус дробь: чис­ли­тель: минус 1 плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 17 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс 2 Пи k и x= Пи минус арк­си­нус дробь: чис­ли­тель: минус 1 плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 17 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс 2 Пи k, где k при­над­ле­жит Z .

в)  Обо­зна­чим концы этого от­рез­ка за  левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби плюс x; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс y пра­вая круг­лая скоб­ка и  левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби минус x; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби минус y пра­вая круг­лая скоб­ка (концы от­рез­ка сим­мет­рич­ны от­но­си­тель­но его се­ре­ди­ны). Тогда по­лу­чим си­сте­му двух урав­не­ний с двумя не­из­вест­ны­ми

 левая фи­гур­ная скоб­ка \beginaligned синус левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби плюс x пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс y, синус левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби минус x пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби минус y. \endaligned .

Скла­ды­вая эти урав­не­ния, по­лу­чим  синус левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби плюс x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс синус левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби минус x пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби или

2 синус дробь: чис­ли­тель: \tfrac13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби плюс x плюс \tfrac13 Пи 12 минус x2 ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: \tfrac13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби плюс x минус левая круг­лая скоб­ка \tfrac13 Пи 12 минус x пра­вая круг­лая скоб­ка 2= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби рав­но­силь­но 2 синус дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби ко­си­нус x= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

В это урав­не­ние под­хо­дит, на­при­мер x= дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби , по­сколь­ку

2 синус дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби = синус 2 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби = синус дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби = синус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Затем можно будет опре­де­лить y из пер­во­го урав­не­ния:

y= синус левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби = синус левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

Таким об­ра­зом, на роль этих точек го­дят­ся  левая круг­лая скоб­ка 0;0 пра­вая круг­лая скоб­ка и  левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби , дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка . В прин­ци­пе, можно было по­про­бо­вать уга­дать этот ответ. Но в по­след­нем пунк­те нам по­на­до­бят­ся идеи, при­ду­ман­ные в этом.

г)  Ана­ло­гич­но, пусть точка  левая круг­лая скоб­ка a; b пра­вая круг­лая скоб­ка яв­ля­ет­ся се­ре­ди­ной от­рез­ка  левая круг­лая скоб­ка a плюс x; b плюс y пра­вая круг­лая скоб­ка и  левая круг­лая скоб­ка a минус x; b минус y пра­вая круг­лая скоб­ка . Со­ста­вим си­сте­му урав­не­ний:

 левая фи­гур­ная скоб­ка \beginaligned синус левая круг­лая скоб­ка a плюс x пра­вая круг­лая скоб­ка =b плюс y синус левая круг­лая скоб­ка a минус x пра­вая круг­лая скоб­ка =b минус y \endaligned .

Сло­жив эти урав­не­ния, по­лу­чим  синус левая круг­лая скоб­ка a плюс x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс синус левая круг­лая скоб­ка a минус x пра­вая круг­лая скоб­ка =2b. Если у этого урав­не­ния есть ре­ше­ние, то под­став­ляя его в пер­вое урав­не­ние си­сте­мы мы опре­де­лим y и по­стро­им таким об­ра­зом ин­те­ре­су­ю­щий нас от­ре­зок.

 синус a ко­си­нус x плюс ко­си­нус a синус x плюс синус a ко­си­нус x минус ко­си­нус a синус x=2b рав­но­силь­но

 рав­но­силь­но 2 синус a ко­си­нус x=2b рав­но­силь­но синус a ко­си­нус x=b.

При  синус a=0 ре­ше­ния есть толь­ко при b=0, при про­чих a по­лу­ча­ем  ко­си­нус x= дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: синус a конец дроби , по­это­му для раз­ре­ши­мо­сти урав­не­ния не­об­хо­ди­мо и до­ста­точ­но, чтобы \abs дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: синус a конец дроби мень­ше или равно 1, от­ку­да \absb\leqslant\abs синус a. В эту фор­му­лу в том числе под­хо­дят и си­ту­а­ции с  синус a=0. Таким об­ра­зом, нужно по­стро­ить гра­фи­ки b=\pm синус a и взять все точки, ле­жа­щие между ними (cм. рис.).

 

Ответ: а) 1 минус дробь: чис­ли­тель: ко­рень из 3 , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби ; б)  левая фи­гур­ная скоб­ка Пи k; минус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс 2 Пи k; дробь: чис­ли­тель: 7 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс 2 Пи k; левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни k арк­си­нус дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 17, зна­ме­на­тель: минус конец дроби 1 конец ар­гу­мен­та 4 плюс Пи k : k при­над­ле­жит \Bbb Z пра­вая фи­гур­ная скоб­ка ; в) Да, су­ще­ству­ет; г) см. рис.


Задание парного варианта: 2049

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