Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2120
i

Дана функ­ция f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =ax минус 3 в сте­пе­ни x .

а)  Ре­ши­те не­ра­вен­ство f левая круг­лая скоб­ка 3x пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше или равно f левая круг­лая скоб­ка 2x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка .

б)  Най­ди­те все a, при ко­то­рых урав­не­ние f левая круг­лая скоб­ка 2x пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс f левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка имеет един­ствен­ное ре­ше­ние.

в)  Пусть a= дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби . Ре­ши­те урав­не­ние  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: минус f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка конец ар­гу­мен­та = минус x.

г)  Пусть a=1. Най­ди­те с точ­ность до 0,01 по­ло­жи­тель­ный ко­рень урав­не­ния f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = минус 729.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  За­пи­шем не­ра­вен­ство в виде

3ax минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 3x пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше или равно 2a x минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс ax минус 3 в сте­пе­ни x рав­но­силь­но 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 3 в сте­пе­ни x боль­ше или равно 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 3x пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но 3 в сте­пе­ни x плюс 1 боль­ше или равно 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2x пра­вая круг­лая скоб­ка .

Обо­зна­чая 3 в сте­пе­ни x =t, по­лу­чим t плюс 1 боль­ше или равно t в квад­ра­те рав­но­силь­но t в квад­ра­те минус t минус 1 мень­ше или равно 0. Кор­ня­ми урав­не­ния t в квад­ра­те минус t минус 1=0 будут t= дробь: чис­ли­тель: 1\pm ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , по­это­му ре­ше­ние не­ра­вен­ства  — про­ме­жу­ток t при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ; дробь: чис­ли­тель: 1 плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка , тогда 3 в сте­пе­ни x при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ; дробь: чис­ли­тель: 1 плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка . Ясно, что  дробь: чис­ли­тель: 1 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби мень­ше 0, по­это­му на самом деле 3 в сте­пе­ни x при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: 1 плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка , от­сю­да x при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка минус бес­ко­неч­ность ; ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 дробь: чис­ли­тель: 1 плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка .

б)  За­пи­шем урав­не­ние в виде

2ax минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2x пра­вая круг­лая скоб­ка =ax минус 3 в сте­пе­ни x плюс a левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­силь­но 2ax минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2x пра­вая круг­лая скоб­ка =ax минус 3 в сте­пе­ни x плюс ax плюс a минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на 3 в сте­пе­ни 1 рав­но­силь­но

 рав­но­силь­но минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2x пра­вая круг­лая скоб­ка = минус 3 в сте­пе­ни x плюс a минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на 3 рав­но­силь­но минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2x пра­вая круг­лая скоб­ка = минус 4 умно­жить на 3 в сте­пе­ни x плюс a рав­но­силь­но a=4 умно­жить на 3 в сте­пе­ни x минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2x пра­вая круг­лая скоб­ка .

Обо­зна­чим 3 в сте­пе­ни x =t, тогда каж­до­му корню дан­но­го урав­не­ния со­от­вет­ству­ет ровно один по­ло­жи­тель­ный ко­рень урав­не­ния a=4t минус t в квад­ра­те . Тем самым во­прос свел­ся к та­ко­му  — какие зна­че­ния функ­ция 4t минус t в квад­ра­те при­ни­ма­ет на луче  левая круг­лая скоб­ка 0; плюс бес­ко­неч­ность пра­вая круг­лая скоб­ка ровно один раз?

Эта функ­ция  — квад­рат­ный трех­член с от­ри­ца­тель­ным стар­шим ко­эф­фи­ци­ен­том, зна­чит, она воз­рас­та­ет при t мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: минус 4, зна­ме­на­тель: 2 умно­жить на левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби =2 и убы­ва­ет при t боль­ше 2. На про­ме­жут­ке  левая круг­лая скоб­ка 0; 2 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка она при­ни­ма­ет все зна­че­ния из про­ме­жут­ка  левая круг­лая скоб­ка 0; 4 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка по од­но­му разу, на про­ме­жут­ке  левая круг­лая скоб­ка 2; плюс бес­ко­неч­ность пра­вая круг­лая скоб­ка   — все зна­че­ния из про­ме­жут­ка  левая круг­лая скоб­ка минус бес­ко­неч­ность ; 4 пра­вая круг­лая скоб­ка по од­но­му разу. Зна­чит, нам под­хо­дит a=4 и еще a мень­ше или равно 0.

в)  За­пи­шем урав­не­ние в виде  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: минус левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби x минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка x конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка = минус x и воз­ве­дем его в квад­рат, за­пом­нив что  минус x боль­ше или равно 0, то есть x мень­ше или равно 0, тогда  минус дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби x плюс 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =x в квад­ра­те или  3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка минус x в квад­ра­те минус дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби x=0. За­ме­тим, что при x мень­ше 0 функ­ции 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка ,  минус x в квад­ра­те и  дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби x воз­рас­та­ют, по­это­му воз­рас­та­ет и их сумма. Сле­до­ва­тель­но, это урав­не­ние не может иметь боль­ше од­но­го корня. Не­труд­но про­ве­рить, что x=—1 под­хо­дит.

г)  За­пи­шем урав­не­ние в виде x минус 3 в сте­пе­ни x = минус 729. За­ме­тим, что при x при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка 0; 1 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка по­лу­чим

x минус 3 в сте­пе­ни x боль­ше или равно 0 минус 3 в сте­пе­ни 1 = минус 3 боль­ше минус 729,

по­это­му на этом участ­ке кор­ней нет. При x боль­ше 1 функ­ция f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =x минус 3 в сте­пе­ни x убы­ва­ет, по­сколь­ку ее про­из­вод­ная:

1 минус 3 в сте­пе­ни x на­ту­раль­ный ло­га­рифм 3 мень­ше 1 минус 3 в сте­пе­ни 1 на­ту­раль­ный ло­га­рифм 3 мень­ше 1 минус 3 умно­жить на 1= минус 2 мень­ше 0.

Зна­чит, это урав­не­ние имеет не более од­но­го по­ло­жи­тель­но­го корня. Пусть x=6. Тогда

f левая круг­лая скоб­ка 6 пра­вая круг­лая скоб­ка =6 минус 3 в сте­пе­ни 6 =6 минус 729= минус 723

до­воль­но близ­ко к пра­виль­но­му от­ве­ту. До­ка­жем, что f левая круг­лая скоб­ка 6,02 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше минус 729. В самом деле:

f левая круг­лая скоб­ка 6,02 пра­вая круг­лая скоб­ка =6,02 минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 6,02 пра­вая круг­лая скоб­ка =6,02 минус 3 в сте­пе­ни 6 умно­жить на 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 0,02 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше 7 минус 729 умно­жить на ко­рень 50 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та .

До­ка­жем, что  ко­рень 50 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та боль­ше 1,02, тогда

7 минус 729 умно­жить на ко­рень 50 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та мень­ше 7 минус 729 умно­жить на 1,02=7 минус 729 минус 729 умно­жить на 0,02= минус 729 плюс 7 минус

 минус 729 умно­жить на 0,02 мень­ше минус 729 плюс 7 минус 700 умно­жить на 0,01= минус 729.

Итак, оста­лось до­ка­зать, что  ко­рень 50 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та боль­ше 1 плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 50 конец дроби или 3 боль­ше левая круг­лая скоб­ка 1 плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 50 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 50 пра­вая круг­лая скоб­ка . Это верно. До­ка­за­тель­ство этого утвер­жде­ния яв­ля­ет­ся ча­стью до­ка­за­тель­ства кор­рект­но­сти опре­де­ле­ния числа e, в этом до­ка­за­тель­стве в част­но­сти уста­нав­ли­ва­ет­ся, что  левая круг­лая скоб­ка 1 плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: n конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни n мень­ше 3.

 

Ответ: а)  левая круг­лая скоб­ка минус бес­ко­неч­ность ; ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 дробь: чис­ли­тель: 1 плюс ко­рень из 5 , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка ; б) a при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка минус бес­ко­неч­ность ; 0 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка \cup левая фи­гур­ная скоб­ка 4 пра­вая фи­гур­ная скоб­ка ; в) −1; г) 6.


Задание парного варианта: 2115

? Источник: Про­филь­но-эли­тар­ный вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Санкт-Пе­тер­бург, 1999 год, ва­ри­ант 2
? Классификатор: По­ка­за­тель­ные не­ра­вен­ства, По­ка­за­тель­ные урав­не­ния и их си­сте­мы, Урав­не­ния с па­ра­мет­ром
?
Сложность: 11 из 10