Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2130
i

Дана функ­ция f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка 3 в сте­пе­ни x плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка .

а)  При каком a пря­мая y= дробь: чис­ли­тель: x плюс 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ка­са­ет­ся гра­фи­ка функ­ции f?

б)  До­ка­жи­те, что f левая круг­лая скоб­ка 0 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: конец дроби \ln3.

в)  Пусть a= дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби . Сколь­ко ре­ше­ний (в за­ви­си­мо­сти от b) имеет урав­не­ние f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби плюс b?

г)  Пусть a боль­ше 0 и t боль­ше 0. До­ка­жи­те, что  \left| при­над­ле­жит t_0 в сте­пе­ни t f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка dx минус дробь: чис­ли­тель: t в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби | мень­ше a.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  До­пу­стим, что при не­ко­то­ром x про­ис­хо­дит ка­са­ние. Тогда в точке ка­са­ния про­из­вод­ная f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка долж­на быть равна уг­ло­во­му ко­эф­фи­ци­ен­ту пря­мой, то есть  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби . По­лу­ча­ем

f' левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка 3 в сте­пе­ни x плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка на­ту­раль­ный ло­га­рифм x конец дроби умно­жить на левая круг­лая скоб­ка 3 в сте­пе­ни x плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка '= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка 3 в сте­пе­ни x плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка на­ту­раль­ный ло­га­рифм x конец дроби умно­жить на 3 в сте­пе­ни x на­ту­раль­ный ло­га­рифм 3= дробь: чис­ли­тель: 3 в сте­пе­ни x , зна­ме­на­тель: 3 в сте­пе­ни x плюс a конец дроби .

От­ку­да  дробь: чис­ли­тель: 3 в сте­пе­ни x , зна­ме­на­тель: 3 в сте­пе­ни x плюс a конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби и  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка 3 в сте­пе­ни x плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: x плюс 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби (вто­рое усло­вие вы­ра­жа­ет тот факт, то у пря­мой и гра­фи­ка точка ка­са­ния яв­ля­ет­ся общей). Из пер­во­го урав­не­ния 3 умно­жить на 3 в сте­пе­ни x =3 в сте­пе­ни x плюс a, тогда из вто­ро­го  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка 3 умно­жить на 3 в сте­пе­ни x пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: x плюс 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , то есть 1 плюс x= дробь: чис­ли­тель: x плюс 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , по­это­му x= минус 1 и a=2 умно­жить на 3 в сте­пе­ни x = дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби . Итого, при a= дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби абс­цис­са точки ка­са­ния равна −1.

б)  Пре­об­ра­зу­ем ис­ход­ное вы­ра­же­ние:

f левая круг­лая скоб­ка 0 пра­вая круг­лая скоб­ка = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка 3 в сте­пе­ни 0 плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка 1 плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: \ln левая круг­лая скоб­ка 1 плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: на­ту­раль­ный ло­га­рифм 3 конец дроби мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: на­ту­раль­ный ло­га­рифм 3 конец дроби ,

по­сколь­ку \ln левая круг­лая скоб­ка 1 плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно a. До­ка­жем это. Ис­сле­ду­ем функ­цию g левая круг­лая скоб­ка a пра­вая круг­лая скоб­ка =\ln левая круг­лая скоб­ка 1 плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка минус a, опре­де­лен­ную при a боль­ше минус 1. По­сколь­ку

g' левая круг­лая скоб­ка a пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 1 плюс a конец дроби умно­жить на левая круг­лая скоб­ка 1 плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка ' минус 1= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 1 плюс a конец дроби умно­жить на 1 минус 1= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 1 плюс a конец дроби минус 1= минус дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: a плюс 1 конец дроби ,

что по­ло­жи­тель­но при a при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка минус 1; 0 пра­вая круг­лая скоб­ка и от­ри­ца­тель­но при a при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка 0; бес­ко­неч­ность пра­вая круг­лая скоб­ка , функ­ция g левая круг­лая скоб­ка a пра­вая круг­лая скоб­ка воз­рас­та­ет на (−1; 0] и убы­ва­ет на  левая квад­рат­ная скоб­ка 0; плюс бес­ко­неч­ность пра­вая круг­лая скоб­ка . Зна­чит,

f левая круг­лая скоб­ка a пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно f левая круг­лая скоб­ка 0 пра­вая круг­лая скоб­ка =\ln левая круг­лая скоб­ка 1 плюс 0 пра­вая круг­лая скоб­ка минус 0=0 минус 0=0 рав­но­силь­но \ln левая круг­лая скоб­ка 1 плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно a,

что и тре­бо­ва­лось до­ка­зать.

в)  За­пи­шем урав­не­ние в виде  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка 3 в сте­пе­ни x плюс дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби плюс b, что рав­но­силь­но 3 в сте­пе­ни x плюс дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби =3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \tfracx пра­вая круг­лая скоб­ка 3 плюс b. Обо­зна­чим 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \tfracx пра­вая круг­лая скоб­ка 3=t и 3 в сте­пе­ни b =c, тогда каж­до­му x со­от­вет­ству­ет ровно одно зна­че­ние t боль­ше 0. По­это­му до­ста­точ­но изу­чить число по­ло­жи­тель­ных кор­ней урав­не­ния t в кубе плюс дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби =tc, где c боль­ше 0, тогда c= дробь: чис­ли­тель: t в кубе плюс \tfrac23, зна­ме­на­тель: t конец дроби . Рас­смот­рим функ­цию h левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: t в кубе плюс \tfrac23, зна­ме­на­тель: t конец дроби и возь­мем ее про­из­вод­ную:

h' левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 3t в квад­ра­те умно­жить на t минус левая круг­лая скоб­ка t в кубе плюс \tfrac23 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: t в квад­ра­те конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3t в кубе минус t в кубе минус \tfrac23, зна­ме­на­тель: t в квад­ра­те конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2t в кубе минус \tfrac23, зна­ме­на­тель: t в квад­ра­те конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2 левая круг­лая скоб­ка 3t в кубе минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 3t в квад­ра­те конец дроби ,

что по­ло­жи­тель­но при t боль­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень 3 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби и от­ри­ца­тель­но при t при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень 3 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка , по­это­му h левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка убы­ва­ет на  левая круг­лая скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень 3 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка и воз­рас­та­ет на  левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень 3 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби ; плюс бес­ко­неч­ность пра­вая круг­лая скоб­ка . При этом

h левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень 3 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , зна­ме­на­тель: дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень 3 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та конец дроби конец дроби = ко­рень 3 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та

и \lim\limits_tarrow плюс 0 h левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка = плюс бес­ко­неч­ность , \lim\limits_tarrow плюс бес­ко­неч­ность h левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка = плюс бес­ко­неч­ность . Зна­чит, функ­ция h левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка при­ни­ма­ет один раз зна­че­ние  ко­рень 3 сте­пе­ни из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та и два раза  — все боль­шие него зна­че­ния. Вспо­ми­ная о том, что c=3 в сте­пе­ни b , по­лу­ча­ем ответ  — при b= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби одно ре­ше­ние, при b боль­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби два ре­ше­ния, нет ре­ше­ний при b мень­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

г)  Пре­об­ра­зу­ем ис­ход­ное вы­ра­же­ние:

 при­над­ле­жит t пре­де­лы: от 0 до t, f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка dx минус дробь: чис­ли­тель: t в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = при­над­ле­жит t пре­де­лы: от 0 до t, f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка dx минус при­над­ле­жит t пре­де­лы: от 0 до t, x dx= при­над­ле­жит t пре­де­лы: от 0 до t, левая круг­лая скоб­ка ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка 3 в сте­пе­ни x плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка dx=
= при­над­ле­жит t пре­де­лы: от 0 до t, левая круг­лая скоб­ка ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка 3 в сте­пе­ни x плюс a пра­вая круг­лая скоб­ка минус ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 3 в сте­пе­ни x пра­вая круг­лая скоб­ка dx= при­над­ле­жит t пре­де­лы: от 0 до t, ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 дробь: чис­ли­тель: 3 в сте­пе­ни x плюс a, зна­ме­на­тель: 3 в сте­пе­ни x конец дроби dx= при­над­ле­жит t пре­де­лы: от 0 до t, ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка 1 плюс дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 3 в сте­пе­ни x конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка dx.

Подын­те­граль­ная функ­ция по­ло­жи­тель­на, по­сколь­ку 1 плюс дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 3 в сте­пе­ни x конец дроби боль­ше 1. Но кроме того, как уже было до­ка­за­но в пунк­те а), при по­ло­жи­тель­ных t вы­пол­не­но не­ра­вен­ство \ln левая круг­лая скоб­ка 1 плюс t пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше t, по­это­му

 при­над­ле­жит t пре­де­лы: от 0 до t, ло­га­рифм по ос­но­ва­нию 3 левая круг­лая скоб­ка 1 плюс дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 3 в сте­пе­ни x конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка dx= при­над­ле­жит t пре­де­лы: от 0 до t, дробь: чис­ли­тель: на­ту­раль­ный ло­га­рифм левая круг­лая скоб­ка 1 плюс \tfraca, зна­ме­на­тель: 3 в сте­пе­ни x конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка на­ту­раль­ный ло­га­рифм 3 dx мень­ше или равно при­над­ле­жит t пре­де­лы: от 0 до t, дробь: чис­ли­тель: дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 3 в сте­пе­ни x конец дроби , зна­ме­на­тель: на­ту­раль­ный ло­га­рифм 3 конец дроби dx= при­над­ле­жит t пре­де­лы: от 0 до t, дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 3 в сте­пе­ни x на­ту­раль­ный ло­га­рифм 3 конец дроби dx= a при­над­ле­жит t пре­де­лы: от 0 до t, дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 в сте­пе­ни x на­ту­раль­ный ло­га­рифм 3 конец дроби dx=
= a при­над­ле­жит t пре­де­лы: от 0 до t, дробь: чис­ли­тель: 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: на­ту­раль­ный ло­га­рифм 3 конец дроби dx= a\dvpod3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус x пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка \ln в квад­ра­те 3 конец дроби 0t= дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: минус \ln в квад­ра­те 3 конец дроби левая круг­лая скоб­ка 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус t пра­вая круг­лая скоб­ка минус 3 в сте­пе­ни 0 пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: \ln в квад­ра­те 3 конец дроби левая круг­лая скоб­ка 1 минус 3 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус t пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: \ln в квад­ра­те 3 конец дроби мень­ше a.

Не­ра­вен­ство до­ка­за­но.

 

Ответ: а)  дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби ; в) b= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , два  — при b боль­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , не имеет ре­ше­ний при b мень­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .


Задание парного варианта: 2125

? Источник: Про­филь­но-эли­тар­ный вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Санкт-Пе­тер­бург, 2000 год, ва­ри­ант 2
? Классификатор: Ло­га­риф­ми­че­ские не­ра­вен­ства, Ло­га­риф­ми­че­ские урав­не­ния и си­сте­мы
?
Сложность: 11 из 10