Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2096
i

Дана функ­ция f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = ко­си­нус в сте­пе­ни 6 x плюс синус в сте­пе­ни 6 x плюс 2a синус x ко­си­нус x.

а)  Пусть a= дробь: чис­ли­тель: минус 13, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби . Най­ди­те корни функ­ции f.

б)  Най­ди­те все a, такие что  при­над­ле­жит t\limits_0 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка Пи /2 пра­вая круг­лая скоб­ка f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка dx=0.

в)  Най­ди­те все a, при ко­то­рых функ­ция f мо­но­тон­на на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 8 конец дроби ; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 8 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка .

г)  Вы­чис­ли­те пре­дел \lim пре­де­лы: от n\to плюс бес­ко­неч­ность } дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: n конец дроби \sum\limits_{k=0 до n минус 1, f левая круг­лая скоб­ка x плюс дробь: чис­ли­тель: k Пи , зна­ме­на­тель: n конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка .

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Вна­ча­ле про­де­ла­ем пре­об­ра­зо­ва­ния:

 \eqalign ко­си­нус в сте­пе­ни 6 x плюс синус в сте­пе­ни 6 x= левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус в квад­ра­те x плюс синус в квад­ра­те x пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус в сте­пе­ни 4 x минус ко­си­нус в квад­ра­те x синус в квад­ра­те x плюс синус в сте­пе­ни 4 x пра­вая круг­лая скоб­ка =\cr левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус в квад­ра­те x плюс синус в квад­ра­те x пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те минус 3 ко­си­нус в квад­ра­те x синус в квад­ра­те x=1 минус дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби синус в квад­ра­те 2x= дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби ко­си­нус 4x.

Далее для f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка будем ис­поль­зо­вать одно из сле­ду­ю­щих пред­став­ле­ний: f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =1 минус дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби синус в квад­ра­те 2x плюс a синус 2x или

f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби ко­си­нус 4x плюс a синус 2x.

а)  Сде­лав в урав­не­нии f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =0 за­ме­ну t= синус 2x и вос­поль­зо­вав­шись ре­зуль­та­том про­де­лан­но­го пре­об­ра­зо­ва­ния, по­лу­чим квад­рат­ное урав­не­ние 6t в квад­ра­те плюс 13t минус 8=0 с кор­ня­ми t= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби и t= минус дробь: чис­ли­тель: 8, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби . По­сколь­ку \left| минус дробь: чис­ли­тель: 8, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби | боль­ше 1, то  синус 2x= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

б)  Ин­те­гри­руя, по­лу­ча­ем

 при­над­ле­жит t_0 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка ко­си­нус 4x dx=0,\quad при­над­ле­жит t_0 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка синус 2xdx=1,

по­это­му  при­над­ле­жит t_0 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: Пи пра­вая круг­лая скоб­ка 2}f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка dx=a плюс дробь: чис­ли­тель: {, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби Пи , зна­ме­на­тель: 16 конец дроби .

в)  По­сколь­ку функ­ция  синус 2x воз­рас­та­ет на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i8; дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i8 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка , то мо­но­тон­ность f на нем рав­но­силь­на мо­но­тон­но­сти квад­ра­тич­ной функ­ции g левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка = минус дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби t в квад­ра­те плюс at плюс 1 на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: конец дроби ко­рень из 2 ; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: конец дроби ко­рень из 2 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка . Сле­до­ва­тель­но, точка ми­ни­му­ма t= дробь: чис­ли­тель: 2a, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби функ­ции g не долж­на ле­жать внут­ри ука­зан­но­го от­рез­ка, т. е. \left| дробь: чис­ли­тель: 2a, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби | боль­ше или равно дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: конец дроби ко­рень из 2 .

г)  Самый про­стой спо­соб ре­ше­ния этой за­да­чи ос­но­ван на том, что сумма \sum пре­де­лы: от k=0 до n минус 1, f левая круг­лая скоб­ка x плюс \tfrack Пи n пра­вая круг­лая скоб­ка \tfrac Пи n яв­ля­ет­ся сум­мой Ри­ма­на для ин­те­гра­ла  при­над­ле­жит t\limits_x в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка x плюс Пи пра­вая круг­лая скоб­ка f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка dx, сле­до­ва­тель­но, ее пре­де­лом яв­ля­ет­ся дан­ный ин­те­грал. Далее, по­сколь­ку подын­те­граль­ная функ­ция  Пи -пе­ри­о­дич­на, то ин­те­грал от нее по от­рез­ку длины  Пи не за­ви­сит от рас­по­ло­же­ния этого от­рез­ка на оси. Таким об­ра­зом, ис­ко­мый пре­дел равен

 дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: конец дроби pi при­над­ле­жит t\limits_0 в сте­пе­ни П и f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка dx= дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби .

Ука­зан­ную сумму не­труд­но вы­чис­лить и явно, ис­поль­зо­вав сле­ду­ю­щие два хо­ро­шо из­вест­ных ра­вен­ства:

 \eqalign ко­си­нус t плюс ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка t плюс альфа пра­вая круг­лая скоб­ка плюс \ldots плюс ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка t плюс левая круг­лая скоб­ка s минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка альфа пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: синус дробь: чис­ли­тель: s альфа , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , зна­ме­на­тель: синус \tfrac{ альфа 2 конец дроби ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка t плюс \tfracs минус 12 альфа пра­вая круг­лая скоб­ка ,\cr

 синус t плюс синус левая круг­лая скоб­ка t плюс альфа пра­вая круг­лая скоб­ка плюс \ldots плюс синус левая круг­лая скоб­ка t плюс левая круг­лая скоб­ка s минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка альфа пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: синус \tfracs альфа 2, зна­ме­на­тель: синус \tfrac альфа 2 конец дроби синус левая круг­лая скоб­ка t плюс \tfracs минус 12 альфа пра­вая круг­лая скоб­ка . }

 

Ответ: а) x= левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни k дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: Пи k, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , k при­над­ле­жит \Bbb Z; б) a= минус дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 16 конец дроби ; в) |a| боль­ше или равно дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 ко­рень из 2 конец дроби ; г)  дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби .


Задание парного варианта: 2101

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