Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2553
i

При каких x наи­боль­шее зна­че­ние функ­ции g левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка = 3t минус t в кубе на от­рез­ке не мень­ше числа 2?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

I спо­соб. Пе­рей­дем к эк­ви­ва­лент­ной за­да­че: «При каких x наи­боль­шее зна­че­ние функ­ции \varphi левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка = 3t минус t в кубе минус 2 на от­рез­ке [x; x + 2] не­от­ри­ца­тель­но?» Пре­об­ра­зу­ем вы­ра­же­ние для 𝜑(t):

 минус t в кубе плюс 3t минус 2 = минус левая круг­лая скоб­ка t минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t в квад­ра­те плюс t минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка = минус левая круг­лая скоб­ка t минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка t плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка .

За­ме­тим, 𝜑(t) не­от­ри­ца­тель­но, когда либо t мень­ше или равно минус 2, либо t = 1.

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 x мень­ше или равно минус 2 и двой­но­го не­ра­вен­ства x мень­ше или равно 1 мень­ше или равно x плюс 2, от­ку­да x ∈ (−∞; −2] ∪ [−1; 1].

II спо­соб. Ис­сле­ду­ем функ­цию y = f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка , 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, g' левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка = 3 левая круг­лая скоб­ка 1 минус t в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка ; ее кри­ти­че­ские точки −1 и 1. Функ­ция g(t) убы­ва­ет при t мень­ше или равно минус 1 и t боль­ше или равно 1 и воз­рас­та­ет при  минус 1 мень­ше или равно t мень­ше или равно 1; g левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка = минус 2; g левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка = 2.

По­сколь­ку g(t) убы­ва­ет на (−∞; −1] и на [1; +∞), то при x мень­ше или равно минус 3 и при x боль­ше или равно 1 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)):

3 левая круг­лая скоб­ка x плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка минус левая круг­лая скоб­ка x плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в кубе боль­ше 3x минус x в кубе рав­но­силь­но левая круг­лая скоб­ка x плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в кубе минус x в кубе мень­ше 6 рав­но­силь­но
 рав­но­силь­но 3x в квад­ра­те плюс 6x плюс 1 мень­ше 0 рав­но­силь­но минус 1 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та мень­ше x мень­ше минус 1 плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та .

По­сколь­ку  минус 3 мень­ше x мень­ше минус 1, то g левая круг­лая скоб­ка x плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше g левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка при  минус 1 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та мень­ше x мень­ше или равно минус 1.

Те­перь можно за­дать ана­ли­ти­че­ски функ­цию f.

f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = левая фи­гур­ная скоб­ка \beginarraylr 3x минус x в кубе , если x мень­ше или равно минус 1 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: \dfrac 23 конец ар­гу­мен­та или x боль­ше или равно 1, 3 левая круг­лая скоб­ка x плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка минус левая круг­лая скоб­ка x плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в кубе , если минус 1 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: \dfrac 23 конец ар­гу­мен­та мень­ше x мень­ше или равно минус 1, 2, если минус 1 мень­ше x мень­ше 1. \endarray

Оста­ет­ся ре­шить не­ра­вен­ство f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше или равно 2.

По­лу­ча­ем три си­сте­мы:

 си­сте­ма вы­ра­же­ний 3x минус x в кубе боль­ше или равно 2, со­во­куп­ность вы­ра­же­ний x мень­ше или равно минус 1 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та ,x боль­ше или равно 1 конец си­сте­мы . конец со­во­куп­но­сти . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка x плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно 0, со­во­куп­ность вы­ра­же­ний x мень­ше или равно минус 1 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та ,x боль­ше или равно 1 конец си­сте­мы . конец со­во­куп­но­сти . рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний x мень­ше или равно минус 2,x = 1; конец со­во­куп­но­сти .

 си­сте­ма вы­ра­же­ний 3 левая круг­лая скоб­ка x плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка минус левая круг­лая скоб­ка x плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в кубе боль­ше или равно 2, минус 1 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та мень­ше x мень­ше или равно минус 1 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно 0, минус 1 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та мень­ше x мень­ше или равно минус 1 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но
 рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний со­во­куп­ность вы­ра­же­ний x мень­ше или равно минус 3,x = минус 1, конец си­сте­мы . минус 1 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та мень­ше x мень­ше или равно минус 1 конец со­во­куп­но­сти . рав­но­силь­но x = минус 1;

 си­сте­ма вы­ра­же­ний 2 боль­ше или равно 2, минус 1 мень­ше x мень­ше 1 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но минус 1 мень­ше x мень­ше 1.

Объ­еди­няя ре­зуль­та­ты, по­лу­чим: f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше или равно 2 при x мень­ше или равно минус 2 и при  минус 1 мень­ше или равно x мень­ше или равно 1.

 

За­ме­ча­ние. Без­услов­но, пер­вый из пред­ло­жен­ных спо­со­бов более изя­щен и более эф­фек­ти­вен. Цен­ность вто­ро­го спо­со­ба за­клю­ча­ет­ся в том, что он де­мон­стри­ру­ет прием кон­стру­и­ро­ва­ния функ­ций вида f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = \max_ левая квад­рат­ная скоб­ка альфа левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка ; бета левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая квад­рат­ная скоб­ка g левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка , ко­то­рый может ока­зать­ся по­лез­ны­ми при ре­ше­нии дру­гих задач на ана­ло­гич­ную те­ма­ти­ку.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

За за­да­ние (или за каж­дый из че­ты­рех пунк­тов сю­же­та из че­ты­рех за­да­ний)

вы­став­ля­ет­ся одна из сле­ду­ю­щих оце­нок:

+ (3 балла),    ± (2 балла),    ∓ (1 балл),    − (0 бал­лов)

При этом не­об­хо­ди­мо ру­ко­вод­ство­вать­ся сле­ду­ю­щим.

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нийБаллы
Вер­ное и пол­ное вы­пол­не­ние за­да­ния3
Ход ре­ше­ния вер­ный, ре­ше­ние до­ве­де­но до от­ве­та, но до­пу­щен один не­до­чет2
Ход ре­ше­ния вер­ный, ре­ше­ние до­ве­де­но до от­ве­та, но до­пу­ще­но два не­до­че­та или одна гру­бая ошиб­ка1
Осталь­ные слу­чаи0

К не­до­че­там от­но­сят­ся, на­при­мер: опис­ки, не­точ­но­сти в ис­поль­зо­ва­нии ма­те­ма­ти­че­ской сим­во­ли­ки; по­греш­но­сти на ри­сун­ках, не­до­ста­точ­но пол­ные обос­но­ва­ния; не­точ­но­сти в ло­ги­ке рас­суж­де­ний при срав­не­нии чисел, до­ка­за­тель­стве тож­деств или не­ра­венств; вы­чис­ли­тель­ные ошиб­ки, не по­вли­яв­шие прин­ци­пи­аль­но на ход ре­ше­ния и не упро­стив­шие за­да­чу, если за­да­ча не яв­ля­лась вы­чис­ли­тель­ной; за­ме­на стро­го знака не­ра­вен­ства не­стро­гим или на­о­бо­рот; не­вер­ное при­со­еди­не­ние либо ис­клю­че­ние гра­нич­ной точки из про­ме­жут­ка мо­но­тон­но­сти и ана­ло­гич­ные.

Гру­бы­ми ошиб­ка­ми яв­ля­ют­ся, на­при­мер: по­те­ря или при­об­ре­те­ние по­сто­рон­не­го корня; не­вер­ный отбор ре­ше­ния на про­ме­жут­ке при пра­виль­ном ре­ше­нии в общем виде; вы­чис­ли­тель­ная ошиб­ка в за­да­че на вы­чис­ле­ние; не­вер­ное из­ме­не­ние знака не­ра­вен­ства при умно­же­нии на от­ри­ца­тель­ное число, ло­га­риф­ми­ро­ва­нии или по­тен­ци­ро­ва­нии и т. п.


Задание парного варианта: 2559

? Источник: Вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Ма­те­ма­ти­че­ские клас­сы, РФ, 1993 год, ра­бо­та 2, ва­ри­ант 1
? Классификатор: За­да­чи на наи­боль­шее и наи­мень­шее зна­че­ние функ­ции, Функ­ции, за­ви­ся­щие от па­ра­мет­ра
?
Сложность: 10 из 10