Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2121
i

Дана функ­ция f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = ко­си­нус в кубе x минус a ко­си­нус в квад­ра­те x синус x плюс b ко­си­нус x синус в квад­ра­те x минус синус в кубе x.

а)  Най­ди­те a и b, если из­вест­но, что числа  дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби ,  дробь: чис­ли­тель: 3 Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби яв­ля­ют­ся кор­ня­ми функ­ции f.

б)  Пусть a=b= минус 1. Ре­ши­те не­ра­вен­ство f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка \geqslant0.

в)  Пусть a= минус 3. Ре­ши­те урав­не­ние f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = синус 3x.

г)  Най­ди­те все пары  левая круг­лая скоб­ка a,b пра­вая круг­лая скоб­ка , при ко­то­рых пе­ри­од функ­ции f равен  дробь: чис­ли­тель: 2 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  При x= дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби по­лу­ча­ем  синус x= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби = ко­си­нус x и

f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та в кубе конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та в кубе конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та в кубе конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та в кубе конец дроби =0,

от­ку­да a=b. При x= дробь: чис­ли­тель: 3 Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби по­лу­ча­ем  синус x= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби ,  ко­си­нус x= минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби и

f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та в кубе конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та в кубе конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та в кубе конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та в кубе конец дроби =0,

от­ку­да  минус 2 минус a минус b=0 Сов­ме­щая эти усло­вия, по­лу­чим:  минус 2 минус 2a=0, a= минус 1, b=a= минус 1.

б)  Пре­об­ра­зу­ем не­ра­вен­ство:

 ко­си­нус в кубе x плюс ко­си­нус в квад­ра­те x синус x минус ко­си­нус x синус в квад­ра­те x минус синус в кубе x боль­ше или равно 0 рав­но­силь­но ко­си­нус в квад­ра­те x левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус x плюс синус x пра­вая круг­лая скоб­ка минус синус в квад­ра­те x левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус x плюс синус x пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше или равно 0 рав­но­силь­но

 рав­но­силь­но левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус в квад­ра­те x минус синус в квад­ра­те x пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус x плюс синус x пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше или равно 0 рав­но­силь­но левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус x минус синус x пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус x плюс синус x пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус x плюс синус x пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше или равно 0 рав­но­силь­но

 рав­но­силь­но левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус x минус синус x пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус x плюс синус x пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те боль­ше или равно 0.

Зна­чит, либо  ко­си­нус x плюс синус x=0, тогда  тан­генс x плюс 1=0, т. е. тан­генс x= минус 1, по­лу­чим x= минус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс Пи k, при k при­над­ле­жит Z . Либо  ко­си­нус x плюс синус x не равно 0, тогда вто­рой мно­жи­тель все­гда по­ло­жи­те­лен и не вли­я­ет на знак. Со­кра­тим его и по­лу­чим не­ра­вен­ство

 ко­си­нус x минус синус x боль­ше 0 рав­но­силь­но ко­си­нус x боль­ше синус x,

что оче­вид­но вы­пол­не­но при x при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: минус 3 Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс 2 Пи k; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс 2 Пи k пра­вая квад­рат­ная скоб­ка при k при­над­ле­жит Z .

За­ме­тим, что точки  минус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс Пи k по­па­да­ют на такие от­рез­ки при чет­ных k и не по­па­да­ют при не­чет­ных, по­это­му при­дет­ся до­ба­вить в ответ толь­ко со­от­вет­ству­ю­щие точки с не­чет­ны­ми k, k=2n плюс 1.

в)  За­пи­шем урав­не­ние в виде

 ко­си­нус в кубе x плюс 3 ко­си­нус в квад­ра­те x синус x плюс b ко­си­нус x синус в квад­ра­те x минус синус в кубе x= синус 3x

и пре­об­ра­зу­ем его:

 ко­си­нус в кубе x плюс 3 ко­си­нус в квад­ра­те x синус x плюс b ко­си­нус x синус в квад­ра­те x минус синус в кубе x=3 синус x минус 4 синус в кубе x рав­но­силь­но

 рав­но­силь­но ко­си­нус в кубе x плюс 3 ко­си­нус в квад­ра­те x синус x плюс b ко­си­нус x синус в квад­ра­те x минус синус в кубе x=3 синус x левая круг­лая скоб­ка синус в квад­ра­те x плюс ко­си­нус в квад­ра­те x пра­вая круг­лая скоб­ка минус 4 синус в кубе x рав­но­силь­но

 рав­но­силь­но ко­си­нус в кубе x плюс 3 ко­си­нус в квад­ра­те x синус x плюс b ко­си­нус x синус в квад­ра­те x минус синус в кубе x=3 синус в кубе x плюс 3 синус x ко­си­нус в квад­ра­те x пра­вая круг­лая скоб­ка минус 4 синус в кубе x рав­но­силь­но

 рав­но­силь­но ко­си­нус в кубе x плюс b ко­си­нус x синус в квад­ра­те x=0 рав­но­силь­но ко­си­нус в кубе x плюс b ко­си­нус x левая круг­лая скоб­ка 1 минус ко­си­нус в квад­ра­те x пра­вая круг­лая скоб­ка =0.

Обо­зна­чая t= ко­си­нус x, по­лу­чим урав­не­ние

t в кубе плюс bt левая круг­лая скоб­ка 1 минус t в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка =0 рав­но­силь­но t в кубе минус bt в кубе плюс bt=0 рав­но­силь­но t левая круг­лая скоб­ка t в квад­ра­те минус bt в квад­ра­те плюс b пра­вая круг­лая скоб­ка =0 рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний t=0,t в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка 1 минус b пра­вая круг­лая скоб­ка плюс b=0. конец со­во­куп­но­сти .

Решим вто­рое урав­не­ние t в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: b минус 1 конец дроби при b не равно 1 (а при b=1 урав­не­ние t в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка 1 минус b пра­вая круг­лая скоб­ка плюс b=0 не имеет кор­ней). Пер­вое урав­не­ние дает  ко­си­нус x=0, тогда x= дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс Пи k, при k при­над­ле­жит Z . Вто­рое же может иметь ре­ше­ния толь­ко если  дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: b минус 1 конец дроби мень­ше или равно 1 (что сразу за­пре­ща­ет b боль­ше или равно 1) и  дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: b минус 1 конец дроби боль­ше или равно 0 (по­это­му при b при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка 0; 1 пра­вая круг­лая скоб­ка ре­ше­ний тоже нет). При b=0 по­лу­ча­ем что  ко­си­нус в квад­ра­те x=0, такой слу­чай мы уже раз­би­ра­ли. Если же b мень­ше 0, то  дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: b минус 1 конец дроби при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка 0; 1 пра­вая круг­лая скоб­ка и урав­не­ние дает

 ко­си­нус x=\pm ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: b минус 1 конец дроби конец ар­гу­мен­та рав­но­силь­но x=\pm арк­ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка \pm ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: b, зна­ме­на­тель: b минус 1 конец дроби конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 2 Пи k,k при­над­ле­жит Z .

г)  Для на­ча­ла за­ме­тим, что тогда

f левая круг­лая скоб­ка 0 пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 4 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка .

Вы­яс­ним, когда вы­пол­не­ны эти усло­вия:  синус 0=0,  ко­си­нус 0=1,  синус дробь: чис­ли­тель: 2 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,  ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 2 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,  синус дробь: чис­ли­тель: 4 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = минус дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби и  ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 4 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби = минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . По­это­му: f левая круг­лая скоб­ка 0 пра­вая круг­лая скоб­ка =1 минус 0 плюс 0 минус 0=1,

f левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби минус a умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс b умно­жить на левая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 8 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: минус 1 минус a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та минус 3b минус 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 8 конец дроби ,

и

f левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 4 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби плюс a умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс b умно­жить на левая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 8 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: минус 1 плюс a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та минус 3b плюс 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 8 конец дроби .

По­лу­ча­ем два урав­не­ния  дробь: чис­ли­тель: минус 1 минус a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та минус 3b минус 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 8 конец дроби =1 и  дробь: чис­ли­тель: минус 1 плюс a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та минус 3b плюс 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 8 конец дроби =1, или  минус 1 минус a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та минус 3b минус 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та =8 и  минус 1 плюс a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та минус 3b плюс 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та =8. Сло­жив эти урав­не­ния, по­лу­чим  минус 2 минус 6b=16, от­ку­да b= минус 3. Тогда пер­вое урав­не­ние дает  минус 1 минус a ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та плюс 9 минус 3 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та =8 или  левая круг­лая скоб­ка a плюс 3 пра­вая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та =0, от­сю­да a= минус 3.

Итак,

f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = ко­си­нус в кубе x плюс 3 ко­си­нус в квад­ра­те x синус x минус 3 ко­си­нус x синус в квад­ра­те x минус синус в кубе x.

Оста­лось убе­дить­ся, что ра­вен­ство f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка x плюс дробь: чис­ли­тель: 2 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка вы­пол­не­но и для всех осталь­ных x. Для этого пре­об­ра­зу­ем функ­цию

f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = ко­си­нус в кубе x плюс 3 ко­си­нус в квад­ра­те x синус x минус 3 ко­си­нус x синус в квад­ра­те x минус синус в кубе x=
= ко­си­нус в кубе x плюс 3 левая круг­лая скоб­ка 1 минус синус в квад­ра­те x пра­вая круг­лая скоб­ка синус x минус 3 ко­си­нус x левая круг­лая скоб­ка 1 минус ко­си­нус в квад­ра­те x пра­вая круг­лая скоб­ка минус синус в кубе x=
= ко­си­нус в кубе x плюс 3 синус x минус 3 синус в кубе x минус 3 ко­си­нус x плюс 3 ко­си­нус в кубе x минус синус в кубе x=
= 4 ко­си­нус в кубе x минус 3 ко­си­нус x плюс 3 синус x минус 4 синус в кубе x= ко­си­нус 3x плюс синус 3x,

что пе­ри­о­дич­но с пе­ри­о­дом  дробь: чис­ли­тель: 2 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , по­сколь­ку

 ко­си­нус 3 левая круг­лая скоб­ка x плюс дробь: чис­ли­тель: 2 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка плюс синус 3 левая круг­лая скоб­ка x плюс дробь: чис­ли­тель: 2 Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка 3x плюс 2 Пи пра­вая круг­лая скоб­ка плюс синус левая круг­лая скоб­ка 3x плюс 2 Пи пра­вая круг­лая скоб­ка = ко­си­нус 3x плюс синус 3x.

Ответ: а) a  =  b =−1; б)  левая фи­гур­ная скоб­ка \pm дробь: чис­ли­тель: 3 Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс 2 Пи k; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби плюс 2 Пи k : k при­над­ле­жит Z пра­вая фи­гур­ная скоб­ка ; в)  левая фи­гур­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i2 плюс Пи k пра­вая фи­гур­ная скоб­ка , при любом b;  левая фи­гур­ная скоб­ка \pm арк­си­нус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: конец дроби ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус b конец ар­гу­мен­та плюс Пи k пра­вая фи­гур­ная скоб­ка при b мень­ше 0, k при­над­ле­жит \Bbb Z; г) a  =  b =−3.


Задание парного варианта: 2116

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