Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2095
i

Дана функ­ция f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 в квад­ра­те x плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию x 4.

а)  Ре­ши­те урав­не­ние f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =3.

б)  Ре­ши­те не­ра­вен­ство f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка \geqslant минус 1.

в)  Най­ди­те все a, при ко­то­рых урав­не­ние f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка a пра­вая круг­лая скоб­ка имеет един­ствен­ное ре­ше­ние.

г)  Опре­де­ли­те число кор­ней урав­не­ния f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка 2x пра­вая круг­лая скоб­ка .

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Сде­лав за­ме­ну t= ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x, мы по­лу­чим, что f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =t в квад­ра­те плюс дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: t конец дроби , более фор­маль­но: f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =g левая круг­лая скоб­ка ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x пра­вая круг­лая скоб­ка , где  g левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка =t в квад­ра­те плюс дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: t конец дроби . Дан­ная за­ме­на при­во­дит урав­не­ние пунк­та а) за­да­чи к виду t в квад­ра­те плюс дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: t конец дроби =3, или t в кубе минус 3t плюс 2=0. По­сколь­ку, как не­труд­но ви­деть,

t в кубе минус 3t плюс 2= левая круг­лая скоб­ка t минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка t плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний t=1,t= минус 2. конец со­во­куп­но­сти .

б)  Про­де­лав ана­ло­гич­ные пре­об­ра­зо­ва­ния, мы при­дем к не­ра­вен­ству

 дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка t плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t в квад­ра­те минус t плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: t конец дроби \geqslant0,

от­ку­да t при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка минус бес­ко­неч­ность ; минус 1 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка 0; плюс бес­ко­неч­ность пра­вая круг­лая скоб­ка .

При ре­ше­нии за­да­ний пунк­тов в-г) удоб­но вос­поль­зо­вать­ся гра­фи­че­ской ин­тер­пре­та­ци­ей урав­не­ния f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =a, для чего сле­ду­ет по­стро­ить гра­фик функ­ции g. Вна­ча­ле по­про­бу­ем обой­тись без вы­чис­ле­ний. Из фор­му­лы g левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка =t в квад­ра­те плюс дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: t конец дроби ясно, что

 g левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка \to\pm бес­ко­неч­ность приt\to\pm0,

а при боль­ших зна­че­ни­ях |t| гра­фик ис­ко­мой функ­ции бли­зок к гра­фи­ку про­стой квад­ра­тич­ной функ­ции. Таким об­ра­зом, по­хо­же, что гра­фик функ­ции g имеет такой вид, как это по­ка­за­но на рис. 213. Для того, чтобы в этом убе­дить­ся и за­од­но найти про­ме­жут­ки мо­но­тон­но­сти и точку ми­ни­му­ма функ­ции g, по­сту­пим стан­дарт­ным об­ра­зом. По­сколь­ку

g' левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка =2t минус дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: конец дроби t в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: 2 левая круг­лая скоб­ка t в кубе минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: t в квад­ра­те конец дроби ,

то g' левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка \geqslant0 при t при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка 1; плюс бес­ко­неч­ность пра­вая круг­лая скоб­ка и g' левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка \leqslant0 при t при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка минус бес­ко­неч­ность ;0 пра­вая круг­лая скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка 0;1 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка . Зна­чит, функ­ция g воз­рас­та­ет на луче  левая квад­рат­ная скоб­ка 1; плюс бес­ко­неч­ность пра­вая круг­лая скоб­ка и убы­ва­ет на каж­дом из про­ме­жут­ков  левая круг­лая скоб­ка минус бес­ко­неч­ность ;0 пра­вая круг­лая скоб­ка и  левая круг­лая скоб­ка 0;1 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка . Точка A (см. рис.) имеет ко­ор­ди­на­ты  левая круг­лая скоб­ка 1, 3 пра­вая круг­лая скоб­ка . Кста­ти, из от­ве­та к за­да­нию пунк­та а) сле­ду­ет, что ка­са­тель­ная y=3 к гра­фи­ку в точке A имеет с этим гра­фи­ком еще одну точку пе­ре­се­че­ния  — B левая круг­лая скоб­ка минус 2, 3 пра­вая круг­лая скоб­ка .

в)  Как и выше, сде­ла­ем за­ме­ну t= ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 x и по­ло­жим до­пол­ни­тель­но b=f левая круг­лая скоб­ка a пра­вая круг­лая скоб­ка . Из гра­фи­ка функ­ции g ясно, что урав­не­ние g левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =b имеет един­ствен­ное ре­ше­ние (а, зна­чит, имеет един­ствен­ное ре­ше­ние и урав­не­ние f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =b) при b мень­ше 3, т. е. f левая круг­лая скоб­ка a пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше 3. Снова об­ра­тив­шись к изоб­ра­жен­но­му на ри­сун­ке гра­фи­ку функ­ции g, по­лу­ча­ем, что  минус 2 мень­ше ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 2 a мень­ше 0.

Дру­гой спо­соб ре­ше­ния этой за­да­чи свя­зан с пря­мым ис­сле­до­ва­ни­ем (сво­дя­ще­го­ся к ку­би­че­ско­му) урав­не­ния g левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка =g левая круг­лая скоб­ка c пра­вая круг­лая скоб­ка , ко­то­рое, оче­вид­но, имеет ре­ше­ние t=c. По­де­лив на t минус c, по­лу­чим квад­рат­ное урав­не­ние, ко­то­рое по усло­вию или не имеет ре­ше­ний, или же имеет един­ствен­ное ре­ше­ние t=c (по­след­ний слу­чай в дей­стви­тель­но­сти не­воз­мо­жен).

г)  Та же за­ме­на сво­дит урав­не­ние f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка 2x пра­вая круг­лая скоб­ка к виду g левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка =g левая круг­лая скоб­ка t плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , из ко­то­ро­го при по­мо­щи пря­мых пре­об­ра­зо­ва­ний по­лу­ча­ем урав­не­ние t левая круг­лая скоб­ка t плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка =1. Вся­кое ку­би­че­ское урав­не­ние имеет по край­ней мере один дей­стви­тель­ный ко­рень. Оста­лось по­ка­зать, что в дан­ном слу­чае он дей­стви­тель­но один, что опять-таки легче сде­лать при по­мо­щи ис­сле­до­ва­ния функ­ции y=t левая круг­лая скоб­ка t плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка . (Кста­ти, удоб­но сде­лать до­пол­ни­тель­ную за­ме­ну u=t плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , после чего по­лу­ча­ем u левая круг­лая скоб­ка u в квад­ра­те минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка =1.)

 

Ответ: а)  левая фи­гур­ная скоб­ка 2; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби пра­вая фи­гур­ная скоб­ка ; б)  левая круг­лая скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка 1; плюс бес­ко­неч­ность пра­вая круг­лая скоб­ка ; в)  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби мень­ше a мень­ше 1; г) один ко­рень.


Задание парного варианта: 2100

? Источник: Про­филь­но-эли­тар­ный вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Санкт-Пе­тер­бург, 1997 год, ва­ри­ант 1
? Классификатор: Ло­га­риф­ми­че­ские не­ра­вен­ства, Ло­га­риф­ми­че­ские урав­не­ния и си­сте­мы, Урав­не­ния с па­ра­мет­ром
?
Сложность: 11 из 10