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 = ин­те­грал пре­де­лы: от Пи до \tfrac7 Пи , 6 левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус 2x минус синус x пра­вая круг­лая скоб­ка dx = левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби синус 2x плюс ко­си­нус x пра­вая круг­лая скоб­ка | пре­де­лы: от Пи до \tfrac7 Пи , 6 = 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 , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби 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: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс 1 = 1 минус дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

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

 | ко­си­нус 2x минус синус x| = 1 рав­но­силь­но |1 минус 2 синус в квад­ра­те x минус синус x| = 1.

Обо­зна­чая  синус x = t, по­лу­чим

 |1 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
 рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний 2t в квад­ра­те плюс t = 0, 2t в квад­ра­те плюс t минус 2 = 0 конец со­во­куп­но­сти . 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 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 17 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби , t = дробь: чис­ли­тель: минус 1 плюс 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, то есть  x = Пи k;  синус x = минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , то есть  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;  синус x = дробь: чис­ли­тель: минус 1 плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 17 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби , то есть  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 ко­ор­ди­на­ты кон­цов 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:

 си­сте­ма вы­ра­же­ний 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. конец си­сте­мы .

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: дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби плюс x плюс дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби минус x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби плюс x минус левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби минус x пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = 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 , по­то­му что

 2 синус дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби = синус левая круг­лая скоб­ка 2 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = 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 дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби 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, кон­ца­ми ис­ко­мо­го от­рез­ка могут быть точки с ко­ор­ди­на­та­ми (0; 0) и  левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби ; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка . Этот ответ можно было бы найти и под­бо­ром, но ис­поль­зо­ван­ные в этом пунк­те идеи по­на­до­бят­ся в даль­ней­шем.

г)  Ана­ло­гич­но, пусть точка  левая круг­лая скоб­ка a; b пра­вая круг­лая скоб­ка яв­ля­ет­ся се­ре­ди­ной от­рез­ка с кон­ца­ми  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:

 си­сте­ма вы­ра­же­ний 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. конец си­сте­мы .

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, опре­де­лим y и по­стро­им таким об­ра­зом ин­те­ре­су­ю­щий нас от­ре­зок. Имеем:

 синус a ко­си­нус x плюс ко­си­нус a синус x плюс синус a ко­си­нус x минус ко­си­нус a синус x = 2b 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  |b| мень­ше или равно | 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: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , 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 конец ар­гу­мен­та минус 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс Пи k : k при­над­ле­жит Z пра­вая фи­гур­ная скоб­ка ; в)  да; 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