Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2100
i

Дана функ­ция f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию x в квад­ра­те 3 плюс ло­га­рифм по ос­но­ва­нию левая круг­лая скоб­ка \tfrac13 пра­вая круг­лая скоб­ка 3x в квад­ра­те .

а)  Ре­ши­те урав­не­ние f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =2.

б)  Ре­ши­те не­ра­вен­ство f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка \geqslant минус 2.

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

г)  Опре­де­ли­те число кор­ней урав­не­ния f левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка .

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Сразу от­ме­тим, что функ­ция опре­де­ле­на при усло­вии x боль­ше 0 и x не равно 1, а при этих усло­ви­ях ее можно пре­об­ра­зо­вать

f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 в квад­ра­те 3, зна­ме­на­тель: ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 в квад­ра­те x конец дроби минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка 3x в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 в квад­ра­те x конец дроби минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 3 минус 2 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 x= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 в квад­ра­те x конец дроби минус 1 минус 2 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 x.

Сде­ла­ем в урав­не­нии за­ме­ну  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 x=t, по­лу­чим

 дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: t в квад­ра­те конец дроби минус 1 минус 2t=2 рав­но­силь­но дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: t в квад­ра­те конец дроби минус 3 минус 2t=0 рав­но­силь­но 1 минус 3t в квад­ра­те минус 2t в кубе =0 рав­но­силь­но 2t в кубе плюс 3t в квад­ра­те минус 1=0.

У мно­го­чле­на в левой части есть ко­рень t= минус 1, по­это­му мно­го­член в левой части рас­кла­ды­ва­ет­ся на мно­жи­те­ли, один из ко­то­рых равен t плюс 1. Вы­де­лим его

 левая круг­лая скоб­ка t плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка 2t в квад­ра­те плюс t минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка =0 рав­но­силь­но левая круг­лая скоб­ка t плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка 2t минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка =0 рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний t= минус 1,t= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . конец со­во­куп­но­сти .

Вер­нем­ся к за­ме­не пе­ре­мен­ной  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 x= минус 1 или  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 x= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , тогда x= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби или x= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та .

б)  Сде­лав ана­ло­гич­ную за­ме­ну, по­лу­чим не­ра­вен­ство

 дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: t в квад­ра­те конец дроби минус 1 минус 2t боль­ше или равно минус 2 рав­но­силь­но дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: t в квад­ра­те конец дроби плюс 1 минус 2t боль­ше или равно 0 рав­но­силь­но дробь: чис­ли­тель: 1 плюс t в квад­ра­те минус 2t в кубе , зна­ме­на­тель: t в квад­ра­те конец дроби боль­ше или равно 0 рав­но­силь­но дробь: чис­ли­тель: 2t в кубе минус t в квад­ра­те минус 1, зна­ме­на­тель: t в квад­ра­те конец дроби мень­ше или равно 0.

У мно­го­чле­на в чис­ли­те­ле есть ко­рень t=1, по­это­му мно­го­член рас­кла­ды­ва­ет­ся на мно­жи­те­ли, один из ко­то­рых равен t минус 1. Вы­де­лим его

 дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка t минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка 2t в квад­ра­те плюс t плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: t в квад­ра­те конец дроби мень­ше или равно 0.

По­сколь­ку 2t в квад­ра­те плюс t плюс 1 боль­ше 0 при всех t (его дис­кри­ми­нант от­ри­ца­те­лен), оно не вли­я­ет на знак. Зна­ме­на­тель все­гда по­ло­жи­те­лен (кроме слу­чая, когда t=0, тогда дробь не опре­де­ле­на). Зна­чит, t минус 1 мень­ше или равно 0, то есть t мень­ше или равно 1, от­сю­да t при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка минус бес­ко­неч­ность ; 0 пра­вая круг­лая скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка 0; 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , имеем  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 x при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка минус бес­ко­неч­ность ; 0 пра­вая круг­лая скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка 0; 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , т. е.  x при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка 0; 1 пра­вая круг­лая скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка 1;3 пра­вая круг­лая скоб­ка .

в)  Сде­ла­ем ту же за­ме­ну  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 x=t и еще обо­зна­чим  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 a=b. По­лу­чим урав­не­ние

 дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: t в квад­ра­те конец дроби минус 1 минус 2t= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: b в квад­ра­те конец дроби минус 1 минус 2b.

Оно долж­но иметь три корня. Один его ко­рень оче­ви­ден, это t=b. Вы­де­лим его:

 дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: t в квад­ра­те конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: b в квад­ра­те конец дроби =2t минус 2b рав­но­силь­но дробь: чис­ли­тель: b в квад­ра­те минус t в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: b в квад­ра­те t в квад­ра­те конец дроби =2 левая круг­лая скоб­ка t минус b пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но левая круг­лая скоб­ка b минус t пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка b плюс t пра­вая круг­лая скоб­ка =2b в квад­ра­те t в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка t минус b пра­вая круг­лая скоб­ка .

Зна­чит, либо t=b, либо b плюс t= минус 2b в квад­ра­те t в квад­ра­те или 2b в квад­ра­те t в квад­ра­те плюс t плюс b=0. У этого урав­не­ния долж­но быть два корня. Ясно что t=0 не яв­ля­ет­ся его кор­нем (по­сколь­ку b не равно 0), а t=b будет его кор­нем толь­ко при

2b в сте­пе­ни 4 плюс 2b=0 рав­но­силь­но b левая круг­лая скоб­ка b в кубе плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка =0 рав­но­силь­но b левая круг­лая скоб­ка b плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка b в квад­ра­те минус b плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка =0,

то есть толь­ко при b= минус 1. Это b не долж­но по­пасть в ответ. При про­чих b не­об­хо­ди­мо и до­ста­точ­но, чтобы это урав­не­ние имело два корня, то есть чтобы его дис­кри­ми­нант был по­ло­жи­те­лен. По­лу­ча­ем усло­вие

1 минус 4 умно­жить на 2b в квад­ра­те умно­жить на b боль­ше 0 рав­но­силь­но 1 минус 8b в кубе боль­ше 0 рав­но­силь­но b в кубе мень­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби рав­но­силь­но b мень­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Итак, b при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка минус бес­ко­неч­ность ; минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка минус 1; 0 пра­вая круг­лая скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка , тогда

 ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 a при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка минус бес­ко­неч­ность ; минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка минус 1;0 пра­вая круг­лая скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но a при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ; 1 пра­вая круг­лая скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка 1; ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка .

г)  Сде­ла­ем ту же за­ме­ну  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 x=t, тогда  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби =t минус 1 и по­лу­ча­ем:

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

 рав­но­силь­но левая круг­лая скоб­ка t минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те =t в квад­ра­те плюс 2t в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка t минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те рав­но­силь­но t в квад­ра­те минус 2t плюс 1=t в квад­ра­те плюс 2t в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка t в квад­ра­те минус 2t плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но

 рав­но­силь­но 1 минус 2t=2t в сте­пе­ни 4 минус 4t в кубе плюс 2t в квад­ра­те рав­но­силь­но 2t в сте­пе­ни 4 минус 4t в кубе плюс 2t в квад­ра­те плюс 2t минус 1=0.

По­сколь­ку при под­ста­нов­ке t=0 по­лу­ча­ет­ся  минус 1 мень­ше 0, а при боль­ших t 2t в сте­пе­ни 4 минус 4t в кубе плюс 2t в квад­ра­те плюс 2t минус 1 боль­ше 0, то в силу не­пре­рыв­но­сти есть ко­рень на ин­тер­ва­ле  левая круг­лая скоб­ка минус бес­ко­неч­ность ; 0 пра­вая круг­лая скоб­ка и ко­рень на ин­тер­ва­ле  левая круг­лая скоб­ка 0; плюс бес­ко­неч­ность пра­вая круг­лая скоб­ка . Итак, кор­ней не менее двух. До­ка­жем те­перь, что кор­ней не боль­ше двух. При t мень­ше или равно минус 1 по­лу­чим:

2t в сте­пе­ни 4 минус 4t в кубе плюс 2t в квад­ра­те плюс 2t минус 1=t в сте­пе­ни 4 минус 4t в кубе плюс 2t левая круг­лая скоб­ка t плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс левая круг­лая скоб­ка t в сте­пе­ни 4 минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше или равно 0.

При t при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка минус 1; минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка про­из­вод­ная:

 левая круг­лая скоб­ка 2t в сте­пе­ни 4 минус 4t в кубе плюс 2t в квад­ра­те плюс 2t минус 1'=8t в кубе минус 12t в квад­ра­те плюс 4t плюс 2=8t в кубе минус 12t в квад­ра­те плюс 2 левая круг­лая скоб­ка 2t плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше 0,

по­это­му функ­ция убы­ва­ет. На про­ме­жут­ке не более од­но­го корня. При t при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ; 0 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка по­лу­чим:

2t в сте­пе­ни 4 минус 4t в кубе плюс 2t в квад­ра­те плюс 2t минус 1= левая круг­лая скоб­ка 2t в сте­пе­ни 4 плюс 2t в квад­ра­те минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 2t левая круг­лая скоб­ка 1 минус 2t в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 0 мень­ше 0.

При t при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка про­из­вод­ная:

 левая круг­лая скоб­ка 2t в сте­пе­ни 4 минус 4t в кубе плюс 2t в квад­ра­те плюс 2t минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка '=8t в кубе минус 12t в квад­ра­те плюс 4t плюс 2=
=4t левая круг­лая скоб­ка 2t в квад­ра­те минус 3t плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 4t плюс 2=4t левая круг­лая скоб­ка t минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка 2t минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 4t плюс 2 боль­ше 0,

по­это­му функ­ция воз­рас­та­ет. На про­ме­жут­ке не более од­но­го корня. При t боль­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби по­лу­чим:

2t в сте­пе­ни 4 минус 4t в кубе плюс 2t в квад­ра­те плюс 2t минус 1=2 левая круг­лая скоб­ка t в сте­пе­ни 4 минус 2t в кубе плюс t в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 2t минус 1=2 левая круг­лая скоб­ка t в квад­ра­те минус t пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка 2t минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше 0 плюс 0=0

Итак, общее ко­ли­че­ство кор­ней не пре­вос­хо­дит двух.

 

Ответ: а)  левая фи­гур­ная скоб­ка ко­рень из 3 ; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая фи­гур­ная скоб­ка ; б)  левая круг­лая скоб­ка 0; 1 пра­вая круг­лая скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка 1; 3 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка ; в) a при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ; 1 пра­вая круг­лая скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка 1; ко­рень из 3 пра­вая круг­лая скоб­ка ; г) два корня.


Задание парного варианта: 2095

? Источник: Про­филь­но-эли­тар­ный вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Санкт-Пе­тер­бург, 1997 год, ва­ри­ант 2
? Классификатор: Ло­га­риф­ми­че­ские не­ра­вен­ства, Ло­га­риф­ми­че­ские урав­не­ния и си­сте­мы
?
Сложность: 11 из 10