При каких x наибольшее значение функции на отрезке не меньше числа 2?
I способ. Перейдем к эквивалентной задаче: «При каких x наибольшее значение функции на отрезке [x; x + 2] неотрицательно?» Преобразуем выражение для 𝜑(t):
Заметим, 𝜑(t) неотрицательно, когда либо либо
Для выполнения условия задачи необходимо и достаточно, чтобы на отрезке [x; x + 2] нашлась хотя бы одна точка, для которой 𝜑(t) неотрицательно, то есть точка с координатой, меньшей либо равной −2, либо точка 1. Это описывается совокупностью неравенства и двойного неравенства
откуда x ∈ (−∞; −2] ∪ [−1; 1].
II способ. Исследуем функцию где f(x) — наибольшее значение функции g(t) на отрезке [x; x + 2]. Для этого вначале рассмотрим функцию g(t). Она определена и дифференцируема на ℝ,
ее критические точки −1 и 1. Функция g(t) убывает при
и
и возрастает при
Поскольку g(t) убывает на (−∞; −1] и на [1; +∞), то при и при
ее наибольшее значение на отрезке [x; x + 2] достигается в левом конце отрезка, то есть при t = x. Следовательно, при x ∈ (-∞; −3] ∪ [1; +∞) функция f(x) совпадает с g(x).
Пусть x ∈ (−1; 1). Точка t0 = 1 — точка максимума функции g(t) — принадлежит отрезку [x; x + 2], поэтому для всех x ∈ (−1; 1) выполнено f(x) = 2.
Если x ∈ (−3; −1], то на отрезке [x; x + 2] лежит точка (−1) — точка минимума функции g(t). Для таких x значение f(x) равно наибольшему их двух значений: g(x) и g(x + 2). Среди x ∈ (−3; −1] определим такие, для которых g(x + 2) > g(x) (для оставшихся, очевидно будет выполняться неравенство g(x + 2) ⩽ g(x)):
Поскольку то
при
Теперь можно задать аналитически функцию f.
Остается решить неравенство
Получаем три системы:
Объединяя результаты, получим: при
и при
Замечание. Безусловно, первый из предложенных способов более изящен и более эффективен. Ценность второго способа заключается в том, что он демонстрирует прием конструирования функций вида который может оказаться полезными при решении других задач на аналогичную тематику.
Задание парного варианта: 2559

