№ 2146 
Санкт-петербургские выпускные экзамены. Профильно-элитарные варианты. 2. Тригонометрия
i
Дана функция 
а) Найдите все значения a такие, что функция f принимает только отрицательные значения на интервале 
б) Пусть a = 2. Решите уравнение f(x) − f(2x) = 2.
в) Пусть a < −4. Точки пересечения графика функции f с графиком функции
последовательно соединяются отрезками. Укажите наименьшую и наибольшую из длин полученных отрезков.
г) Пусть a = 2 и x таково, что
Найдите

Решение. а) Нужно, чтобы
было отрицательно на всем промежутке. Если
то
и
поэтому
откуда
Ясно что при
имеем

и условие про отрицательность знаменателя будет выполнено. Окончательно ответ примет вид: 
б) Запишем уравнение в виде

и преобразуем его. Обозначим
тогда
Получаем
В первом случае получим
отсюда
Во втором случае
т. е.
Все эти ответы подходят, поскольку знаменатели не обнуляются.
в) Уравнение

равносильно уравнению

Поскольку
выполнено неравенство
и такие x действительно существуют. Значит,
или
при 
При этом точки лежат на оси в таком порядке:
и повторяются в обе стороны периодически с периодом
поэтому достаточно вычислить длины четырех отрезков между указанными пятью точками. Их координаты по y равны соответственно 1, −1, −1, 1, 1. Расстояние между первой и второй, а также третьей и четвертой точками равно

Расстояние между второй и третьей измеряется по горизонтали и равно
аналогично расстояние между четвертой и пятой равно
Докажем, что

Первое неравенство очевидно, ведь
поэтому
Докажем теперь второе. Поскольку
имеем
поэтому

Значит,
и



Докажем теперь, что
Возведем в квадрат:

что верно, поскольку
Итак, наименьшее значение расстояния равно

а наибольшее
г) Заметим для начала, что


Теперь преобразуем выражение из условия



Поскольку
то

мы воспользовались первым замечательным пределом.
Ответ:
а) a ⩾ 2;
б)

в) π — наибольшая длина,
— наименьшая;
г) 
Ответ: а) a ⩾ 2;
б)

в) π — наибольшая длина,
— наименьшая;
г) 
2146
а) a ⩾ 2;
б)

в) π — наибольшая длина,
— наименьшая;
г) 