Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2140
i

Даны функ­ции f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = ло­га­рифм по ос­но­ва­нию левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка x и g левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: x конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка .

а)  Ре­ши­те не­ра­вен­ство f(x) < g(x).

б)  Най­ди­те все зна­че­ния x такие, что f(x) и g(x) од­но­вре­мен­но яв­ля­ют­ся це­лы­ми чис­ла­ми.

в)  Най­ди­те все числа c такие, что урав­не­ние f(x) + g(x)  =  c имеет ре­ше­ния.

г)  Пусть xn  — такое число, что f(xn)  =  −n, где n  — на­ту­раль­ное число, n ⩾ 2. До­ка­жи­те, что x_n мень­ше дробь: чис­ли­тель: 2 на­ту­раль­ный ло­га­рифм n, зна­ме­на­тель: n конец дроби .

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  За­пи­шем ис­ход­ную функ­цию g левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: ло­га­рифм по ос­но­ва­нию левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка x, зна­ме­на­тель: ло­га­рифм по ос­но­ва­нию левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка x минус 1 конец дроби . Решив не­ра­вен­ство a мень­ше дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: a минус 1 конец дроби , по­лу­ча­ем a < 0; 1 < a < 2. Но

a= ло­га­рифм по ос­но­ва­нию левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка x мень­ше ло­га­рифм по ос­но­ва­нию левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка =1.

Остаётся ре­шить не­ра­вен­ство  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка x мень­ше 0.

б)  Тре­бу­ет­ся найти все целые a, при ко­то­рых  дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: a минус 1 конец дроби =1 плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a минус 1 конец дроби   — целое. Это воз­мож­но толь­ко, если a минус 1=\pm1.

в)  Ис­сле­ду­ем функ­цию h левая круг­лая скоб­ка a пра­вая круг­лая скоб­ка =a плюс дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: a минус 1 конец дроби на про­ме­жут­ке a < 1. Об­ласть зна­че­ний функ­ции h на  левая круг­лая скоб­ка минус бес­ко­неч­ность ;0 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка   — луч  левая круг­лая скоб­ка минус бес­ко­неч­ность ;0 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка . За­ме­тим, что для вся­ко­го k ⩽ 0 урав­не­ние  ло­га­рифм по ос­но­ва­нию левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка x=k имеет ре­ше­ния (до­ста­точ­но на­ри­со­вать гра­фи­ки функ­ций y  =  x и y  =  (x + 1)k для по­ло­жи­тель­ных x).

г)  Уви­дим xn  — это ре­ше­ние урав­не­ния x= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни n конец дроби левая круг­лая скоб­ка x боль­ше 0 пра­вая круг­лая скоб­ка . На­ри­со­вав гра­фи­ки функ­ций y  =  x и y= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни n конец дроби , видим, что до­ста­точ­но до­ка­зать, что

 дробь: чис­ли­тель: 2 на­ту­раль­ный ло­га­рифм n, зна­ме­на­тель: n конец дроби боль­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка \tfrac2 на­ту­раль­ный ло­га­рифм nn плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни n конец дроби рав­но­силь­но левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 2 на­ту­раль­ный ло­га­рифм n, зна­ме­на­тель: n конец дроби плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни n боль­ше дробь: чис­ли­тель: n, зна­ме­на­тель: 2 на­ту­раль­ный ло­га­рифм n конец дроби .

За­ме­тим те­перь, что \ln левая круг­лая скоб­ка 1 плюс x пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше или равно дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , если x < 1 (про­из­вод­ная раз­но­сти дан­ных вы­ра­же­ний по­ло­жи­тель­на, а в нуле их зна­че­ния сов­па­да­ют). По­это­му  левая круг­лая скоб­ка 1 плюс x пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни n боль­ше или равно e в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \tfracxn пра­вая круг­лая скоб­ка 2. За­ме­тим также, что, по­сколь­ку x минус 2 на­ту­раль­ный ло­га­рифм x боль­ше 0 при x ⩾ 2 (про­из­вод­ная этого вы­ра­же­ния по­ло­жи­тель­на, и при x  =  2 вы­ра­же­ние также по­ло­жи­тель­но, что про­ве­ря­ет­ся не­по­сред­ствен­но), то  дробь: чис­ли­тель: 2 на­ту­раль­ный ло­га­рифм n, зна­ме­на­тель: n конец дроби мень­ше 1 при дан­ных n. Имеем:

 левая круг­лая скоб­ка 1 плюс дробь: чис­ли­тель: 2 на­ту­раль­ный ло­га­рифм n, зна­ме­на­тель: n конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни n боль­ше или равно e в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \tfracn умно­жить на 2 на­ту­раль­ный ло­га­рифм n пра­вая круг­лая скоб­ка 2n=n боль­ше дробь: чис­ли­тель: n, зна­ме­на­тель: 2 на­ту­раль­ный ло­га­рифм n конец дроби .

Ответ: а) 0 < x < 1; б) x  =  1.


Задание парного варианта: 2145

? Источник: Про­филь­но-эли­тар­ный вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Санкт-Пе­тер­бург, 2002 год, ва­ри­ант 1
? Классификатор: Ло­га­риф­ми­че­ские не­ра­вен­ства, Ло­га­риф­ми­че­ские урав­не­ния и си­сте­мы
?
Сложность: 11 из 10