Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2136
i

2.  Дана функ­ция f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a плюс 2 синус x конец ар­гу­мен­та .

а)  Пусть a  =  1. Ре­ши­те урав­не­ние f(x)  =  f(2x).

б)  Пусть a > 2. Гра­фик функ­ции f похож на си­ну­со­и­ду, в част­но­сти, эта функ­ция мо­но­тон­на на тех же участ­ках, что и синус. До­ка­жи­те, что, од­на­ко, гра­фик y  =  f(x) не имеет цен­тра сим­мет­рии.

в)  Най­ди­те (в за­ви­си­мо­сти от a) наи­боль­шее зна­че­ние суммы f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс f левая круг­лая скоб­ка x плюс дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка .

г)  Пусть a  =  −1. Рас­смот­рим мно­же­ство \mathcalD, огра­ни­чен­ной осью абс­цисс и дугой гра­фи­ка y  =  f(x), x при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби ; дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка . Най­ди­те ве­ро­ят­ность того, что слу­чай­но вы­бран­ная в \mathcalD точка яв­ля­ет­ся се­ре­ди­ной хорды, концы ко­то­рой лежат на рас­смат­ри­ва­е­мой дуге гра­фи­ка дан­ной функ­ции.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  Из кор­ней x = πk, x=\pm дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: k конец дроби плюс 2 Пи k урав­не­ния  синус x= синус 2x от­бро­ше­ны те, ко­то­рые не удо­вле­тво­ря­ют не­ра­вен­ству  синус x\geqslant минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

б)  Центр сим­мет­рии гра­фи­ка функ­ции, если он су­ще­ству­ет, дол­жен ле­жать на самом этом гра­фи­ке; пусть это точка (c; f(c)). Тогда для вся­ко­го x при­над­ле­жит R верно ра­вен­ство 2f левая круг­лая скоб­ка c пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка c плюс x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс f левая круг­лая скоб­ка c минус x пра­вая круг­лая скоб­ка , т. е.

2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a плюс 2 синус c конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a плюс 2 синус левая круг­лая скоб­ка c плюс x пра­вая круг­лая скоб­ка конец ар­гу­мен­та плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a плюс 2 синус левая круг­лая скоб­ка c минус x пра­вая круг­лая скоб­ка конец ар­гу­мен­та .

Под­ста­вив x = π, по­лу­чим, что  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a плюс 2 синус c конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a минус 2 синус c конец ар­гу­мен­та , что имеет место при  синус c=0. С дру­гой сто­ро­ны, под­ста­вив x= дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , по­лу­ча­ем ра­вен­ство

2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a плюс 2 ко­си­нус c конец ар­гу­мен­та плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a минус 2 ко­си­нус c конец ар­гу­мен­та ,

ко­то­рое при  ко­си­нус c=\pm1 не имеет места.

в)  Пре­жде всего за­ме­тим, что об­ласть опре­де­ле­ния функ­ции f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс f левая круг­лая скоб­ка x плюс дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка не пуста толь­ко при a\geqslant минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та . Ответ сле­ду­ет из сле­ду­ю­щих двух не­ра­венств, ко­то­рые об­ра­ща­ют­ся в ра­вен­ства при  синус x= ко­си­нус x боль­ше или равно 0:

 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a плюс 2 синус x конец ар­гу­мен­та плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a плюс 2 ко­си­нус x конец ар­гу­мен­та мень­ше или равно ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 4a плюс 4 левая круг­лая скоб­ка синус x плюс ко­си­нус x пра­вая круг­лая скоб­ка конец ар­гу­мен­та мень­ше или равно 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец ар­гу­мен­та .

г)  По опре­де­ле­нию гео­мет­ри­че­ской ве­ро­ят­но­сти, надо найти от­но­ше­ние пло­ща­ди мно­же­ства \mathcalE, со­сто­я­ще­го из се­ре­дин хорд дан­ной дуги гра­фи­ка, к пло­ща­ди мно­же­ства \mathcalD. Из даль­ней­ших вы­чис­ле­ний будет сле­до­вать, что мно­же­ство \mathcalE огра­ни­че­но дан­ной дугой и двумя го­мо­те­тич­ны­ми ей с ко­эф­фи­ци­ен­том  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ду­га­ми гра­фи­ков y= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби f левая круг­лая скоб­ка 2x минус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка и y= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби f левая круг­лая скоб­ка 2x минус дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка (см. рис., на ко­то­ром за­штри­хо­ва­но мно­же­ство \mathcalE).

Пло­щадь каж­дой из не­за­штри­хо­ван­ных на этом ри­сун­ке «сег­мен­тов» в 4 раза мень­ше пло­ща­ди мно­же­ства \mathcalD, от­ку­да и сле­ду­ет, что  дробь: чис­ли­тель: S левая круг­лая скоб­ка \mathcalE пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: S левая круг­лая скоб­ка \mathcalD пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Итак, пусть  левая круг­лая скоб­ка c,b пра­вая круг­лая скоб­ка при­над­ле­жит \mathcalE. Из со­об­ра­же­ний сим­мет­рии мы впра­ве счи­тать, что c при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби ; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка . Имеем: 2b=f левая круг­лая скоб­ка c плюс x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс f левая круг­лая скоб­ка c минус x пра­вая круг­лая скоб­ка , где x при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка 0;c минус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка . Вос­поль­зо­вав­шись не­ра­вен­ства­ми

 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: u плюс v конец ар­гу­мен­та мень­ше или равно ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: u конец ар­гу­мен­та плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: v конец ар­гу­мен­та мень­ше или равно ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 левая круг­лая скоб­ка u плюс v пра­вая круг­лая скоб­ка конец ар­гу­мен­та ,

по­лу­чим, что

 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 левая круг­лая скоб­ка 2 синус c ко­си­нус x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка конец ар­гу­мен­та мень­ше или равно f левая круг­лая скоб­ка c плюс x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс f левая круг­лая скоб­ка c минус x пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 синус c ко­си­нус x минус 1 конец ар­гу­мен­та .

Так как ко­си­нус убы­ва­ет на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка 0;c минус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка , то тем самым

 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 левая круг­лая скоб­ка 2 синус c ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка c минус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка конец ар­гу­мен­та мень­ше или равно 2b мень­ше или равно 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 синус c минус 1 конец ар­гу­мен­та =2f левая круг­лая скоб­ка c пра­вая круг­лая скоб­ка .

Пре­об­ра­зу­ем левую часть:

 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 левая круг­лая скоб­ка синус левая круг­лая скоб­ка 2c минус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка плюс синус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка конец ар­гу­мен­та =f левая круг­лая скоб­ка 2c минус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка .

По­это­му  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби f левая круг­лая скоб­ка 2c минус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно b мень­ше или равно f левая круг­лая скоб­ка c пра­вая круг­лая скоб­ка . То, что ука­зан­ные гра­ни­цы до­сти­га­ют­ся, оче­вид­но из гео­мет­ри­че­ских со­об­ра­же­ний.

 

Ответ: а)  левая фи­гур­ная скоб­ка Пи k; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 3 конец дроби плюс 2 Пи k : k при­над­ле­жит Z пра­вая фи­гур­ная скоб­ка ; в) 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: a плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец ар­гу­мен­та ; г)  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .


Задание парного варианта: 1741

? Источник: Про­филь­но-эли­тар­ный вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Санкт-Пе­тер­бург, 2001 год, ва­ри­ант 1
? Классификатор: Три­го­но­мет­ри­че­ские не­ра­вен­ства, Три­го­но­мет­ри­че­ские урав­не­ния
?
Сложность: 11 из 10