Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2601
i

При каких зна­че­ни­ях па­ра­мет­ра a среди ком­плекс­ных чисел z, таких, что |z минус 2 минус 2i| мень­ше или равно a, най­дет­ся такое, что z в кубе при­над­ле­жит R ?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

I спо­соб. Оче­вид­но, что при a мень­ше 0 нет таких чисел z, для ко­то­рых |z минус 2 минус 2i| мень­ше или равно a (мо­дуль ком­плекс­но­го числа не­от­ри­ца­те­лен и не может быть мень­ше от­ри­ца­тель­но­го числа). При a  =  0 такое число одно: z = 2 плюс 2i, но z в кубе \not при­над­ле­жит R (это не­труд­но про­ве­рить). При a боль­ше 0 таких чисел бес­ко­неч­но много, они при­над­ле­жат за­мкну­то­му кругу на ком­плекс­ной плос­ко­сти ра­ди­у­са a с цен­тром в точке (2; 2).

Все числа z, такие, что z в кубе при­над­ле­жит R , имеют ар­гу­мент 𝜑, для ко­то­ро­го 3\varphi = Пи k, k при­над­ле­жит Z , т. е. \varphi = дробь: чис­ли­тель: Пи k, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби . Они рас­по­ла­га­ют­ся на пря­мых y = 0, y = ко­рень из 3 x и y = минус ко­рень из 3 x.

Рас­сто­я­ние от цен­тра (2; 2) до пря­мой y  =  0 равно 2, до пря­мой y минус ко­рень из 3 x = 0

\rho = дробь: чис­ли­тель: |2 минус 2 ко­рень из 3 |, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = ко­рень из 3 минус 1,

а до пря­мой y плюс ко­рень из 3 x = 0 \rho = ко­рень из 3 плюс 1.

Таким об­ра­зом, при a мень­ше ко­рень из 3 минус 1 круг не имеет ни с одной из ука­зан­ных трех пря­мых общих точек (т. е. таких чисел z, для ко­то­рых z в кубе при­над­ле­жит R , в круге нет).

При a = ко­рень из 3 минус 1 в круге су­ще­ству­ет един­ствен­ная точка z, для ко­то­рой z в кубе при­над­ле­жит R ,   — это точка ка­са­ния со­от­вет­ству­ю­щей окруж­но­сти и пря­мой y = ко­рень из 3 x.

При a боль­ше ко­рень из 3 минус 1 пря­мая y = ко­рень из 3 x имеет с кру­гом одну общую хорду, и, сле­до­ва­тель­но, су­ще­ству­ет более од­но­го числа z, та­ко­го, что z в кубе при­над­ле­жит R .

 

II спо­соб. Пусть z = x плюс iy, где x, y  — дей­стви­тель­ные числа. Усло­вие |z минус 2 минус 2i| мень­ше или равно a может быть вы­пол­не­но лишь при a боль­ше или равно 0 и по­это­му за­пи­сы­ва­ет­ся в виде

 левая круг­лая скоб­ка x минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка y минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те мень­ше или равно a в квад­ра­те . \qquad левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка

Так как z в кубе = левая круг­лая скоб­ка x в кубе минус 3xy в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка плюс i левая круг­лая скоб­ка 3x в квад­ра­те y минус y в кубе пра­вая круг­лая скоб­ка , усло­вие z в кубе при­над­ле­жит R за­пи­сы­ва­ет­ся в виде y левая круг­лая скоб­ка 3x в квад­ра­те минус y в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка = 0. Это урав­не­ние рас­па­да­ет­ся на три:

 си­сте­ма вы­ра­же­ний y = 0, \qquad левая круг­лая скоб­ка 2 пра­вая круг­лая скоб­ка y = x ко­рень из 3 , \qquad левая круг­лая скоб­ка 3 пра­вая круг­лая скоб­ка y = минус x ко­рень из 3 , \qquad левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка конец си­сте­мы .

для каж­до­го из ко­то­рых не­ра­вен­ство (1) при­ни­ма­ет со­от­вет­ству­ю­щий вид:

 со­во­куп­ность вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка x минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те мень­ше или равно a в квад­ра­те минус 4, \qquad левая круг­лая скоб­ка 2' пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка x ко­рень из 3 минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те мень­ше или равно a в квад­ра­те , \qquad левая круг­лая скоб­ка 3' пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка x ко­рень из 3 плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те мень­ше или равно a в квад­ра­те , \qquad левая круг­лая скоб­ка 4' пра­вая круг­лая скоб­ка конец со­во­куп­но­сти .

(т. е. мы по­лу­чи­ли квад­рат­ные от­но­си­тель­но x не­ра­вен­ства).

В слу­чае (2),  левая круг­лая скоб­ка 2' пра­вая круг­лая скоб­ка не­труд­но ви­деть, что не­ра­вен­ство  левая круг­лая скоб­ка 2' пра­вая круг­лая скоб­ка при 0 мень­ше или равно a мень­ше 2 не имеет ре­ше­ний; при a  =  2 имеет един­ствен­ное ре­ше­ние, а при a боль­ше 2 более од­но­го ре­ше­ния (бес­ко­неч­но много ре­ше­ний).

Не­ра­вен­ство  левая круг­лая скоб­ка 3' пра­вая круг­лая скоб­ка при­ни­ма­ет сле­ду­ю­щий вид:

4x в квад­ра­те минус 4x левая круг­лая скоб­ка ко­рень из 3 плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 8 минус a в квад­ра­те мень­ше или равно 0, \qquad левая круг­лая скоб­ка 3'' пра­вая круг­лая скоб­ка

 дробь: чис­ли­тель: D, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби = 4 левая круг­лая скоб­ка ко­рень из 3 плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те минус 4 левая круг­лая скоб­ка 8 минус a в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка = 4 левая круг­лая скоб­ка 4 плюс 2 ко­рень из 3 минус 8 плюс a в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка = 4 левая круг­лая скоб­ка a в квад­ра­те минус 4 плюс 2 ко­рень из 3 пра­вая круг­лая скоб­ка =

= 4 левая круг­лая скоб­ка a в квад­ра­те минус левая круг­лая скоб­ка ко­рень из 3 минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка = 4 левая круг­лая скоб­ка a минус ко­рень из 3 плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка a плюс ко­рень из 3 минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка .

По­сколь­ку a боль­ше или равно 0, то a плюс ко­рень из 3 минус 1 боль­ше 0. От­сю­да сле­ду­ет, что при 0 мень­ше или равно a мень­ше ко­рень из 3 минус 1 не­ра­вен­ство  левая круг­лая скоб­ка 3'' пра­вая круг­лая скоб­ка имеет един­ствен­ное ре­ше­ние, а при a боль­ше ко­рень из 3 минус 1  — более од­но­го ре­ше­ния (бес­ко­неч­но много ре­ше­ний).

Не­ра­вен­ство  левая круг­лая скоб­ка 4' пра­вая круг­лая скоб­ка при­во­дим к виду:

4x в квад­ра­те минус 4x левая круг­лая скоб­ка 1 минус ко­рень из 3 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 8 минус a в квад­ра­те мень­ше или равно 0. \qquad левая круг­лая скоб­ка 4'' пра­вая круг­лая скоб­ка

Ана­ло­гич­но преды­ду­ще­му по­лу­ча­ем  дробь: чис­ли­тель: D, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби = 4 левая круг­лая скоб­ка a минус ко­рень из 3 минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка a плюс ко­рень из 3 плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка . От­сю­да сле­ду­ет, что при 0 мень­ше или равно a мень­ше ко­рень из 3 плюс 1 не­ра­вен­ство  левая круг­лая скоб­ка 4'' пра­вая круг­лая скоб­ка не имеет ре­ше­ний; при a = ко­рень из 3 плюс 1 име­ет­ся един­ствен­ное ре­ше­ние, а при a боль­ше ко­рень из 3 плюс 1  — бес­ко­неч­но много ре­ше­ний.

Обоб­щая ис­сле­до­ва­ния не­ра­венств  левая круг­лая скоб­ка 2' пра­вая круг­лая скоб­ка  левая круг­лая скоб­ка 4' пра­вая круг­лая скоб­ка и от­ме­тив, что  ко­рень из 3 минус 1 мень­ше 2 мень­ше ко­рень из 3 плюс 1, по­лу­ча­ем сле­ду­ю­щее:

— при 0 мень­ше или равно a мень­ше ко­рень из 3 минус 1 со­во­куп­ность  левая круг­лая скоб­ка 2' пра­вая круг­лая скоб­ка  левая круг­лая скоб­ка 4' пра­вая круг­лая скоб­ка не имеет ре­ше­ний;

— при a = ко­рень из 3 минус 1 со­во­куп­ность имеет един­ствен­ное ре­ше­ние (это  — един­ствен­ное ре­ше­ние не­ра­вен­ства  левая круг­лая скоб­ка 3'' пра­вая круг­лая скоб­ка или  левая круг­лая скоб­ка 3' пра­вая круг­лая скоб­ка );

— при a боль­ше ко­рень из 3 минус 1 со­во­куп­ность  левая круг­лая скоб­ка 2' пра­вая круг­лая скоб­ка  левая круг­лая скоб­ка 4' пра­вая круг­лая скоб­ка имеет бес­ко­неч­ное мно­же­ство ре­ше­ний (так как не­ра­вен­ство  левая круг­лая скоб­ка 3' пра­вая круг­лая скоб­ка имеет бес­ко­неч­ное мно­же­ство ре­ше­ний).

Таким об­ра­зом, при a = ко­рень из 3 минус 1 су­ще­ству­ет един­ствен­ное ком­плекс­ное число z, удо­вле­тво­ря­ю­щее усло­ви­ям за­да­чи (при 0 мень­ше или равно a мень­ше ко­рень из 3 минус 1 таких чисел нет, а при a боль­ше ко­рень из 3 минус 1 их бес­ко­неч­но много).

 

Ответ:  левая фи­гур­ная скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та минус 1 пра­вая фи­гур­ная скоб­ка .

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: 2607

? Источник: Вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Ма­те­ма­ти­че­ские клас­сы, РФ, 1994 год, ра­бо­та 1, ва­ри­ант 1
? Классификатор: Па­ра­метр в за­да­чах с ком­плекс­ны­ми чис­ла­ми
?
Сложность: 10 из 10