Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2660
i

Ре­ши­те не­ра­вен­ство  тан­генс дробь: чис­ли­тель: Пи x, зна­ме­на­тель: 1 плюс x в квад­ра­те конец дроби плюс синус дробь: чис­ли­тель: 2 Пи x, зна­ме­на­тель: 1 плюс x в квад­ра­те конец дроби боль­ше или равно 2.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Вы­ра­же­ние  дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 1 плюс x в квад­ра­те конец дроби опре­де­ле­но для любых x. Так как x в квад­ра­те минус 2|x| плюс 1 боль­ше или равно 0 (при­чем, знак ра­вен­ства имеет место толь­ко при x = \pm 1), то

x в квад­ра­те плюс 1 боль­ше или равно 2|x| рав­но­силь­но дробь: чис­ли­тель: |x|, зна­ме­на­тель: x в квад­ра­те плюс 1 конец дроби мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби рав­но­силь­но минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: x в квад­ра­те плюс 1 конец дроби мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби рав­но­силь­но минус дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2 мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: Пи x, зна­ме­на­тель: x в квад­ра­те плюс 1 конец дроби мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2.

При u при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2; дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка  тан­генс u опре­де­лен толь­ко на  левая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2; дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2 пра­вая круг­лая скоб­ка , т. е.  тан­генс дробь: чис­ли­тель: Пи x, зна­ме­на­тель: x в квад­ра­те плюс 1 конец дроби опре­де­лен при x не равно \pm 1.

Таким об­ра­зом, до­ста­точ­но ре­шить не­ра­вен­ство

 тан­генс u плюс синус 2u боль­ше или равно 2, u при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка , \qquad левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка

где

u = дробь: чис­ли­тель: Пи x, зна­ме­на­тель: x в квад­ра­те плюс 1 конец дроби ,  x не равно \pm 1. \qquad левая круг­лая скоб­ка 2 пра­вая круг­лая скоб­ка

Пусть  тан­генс u = p. Так как u при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2; дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2 пра­вая круг­лая скоб­ка , то p при­над­ле­жит R . По­сколь­ку  синус 2u = дробь: чис­ли­тель: 2 тан­генс u, зна­ме­на­тель: 1 плюс тан­генс в квад­ра­те u конец дроби , не­ра­вен­ство (1) при­ни­ма­ет вид p плюс дробь: чис­ли­тель: 2p, зна­ме­на­тель: 1 плюс p в квад­ра­те конец дроби боль­ше или равно 2, p при­над­ле­жит R , или, так как 1 плюс p в квад­ра­те боль­ше 0,

p в кубе минус 2p в квад­ра­те плюс 3p минус 2 боль­ше или равно 0. \qquad левая круг­лая скоб­ка 3 пра­вая круг­лая скоб­ка

Най­дем корни мно­го­чле­на в левой части (3). Один из них легко за­ме­ча­ет­ся и равен 1. При­ме­ним схему Гор­не­ра или раз­де­лим в стол­бик на (x − 1)

p в кубе минус 2p в квад­ра­те плюс 3p минус 2 боль­ше или равно 0 рав­но­силь­но левая круг­лая скоб­ка p минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка p в квад­ра­те минус p плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше или равно 0 рав­но­силь­но p боль­ше или равно 1.

Это и есть ре­ше­ние не­ра­вен­ства (3), от­ку­да по­лу­ча­ем, что не­ра­вен­ство (1) рав­но­силь­но сле­ду­ю­ще­му

 тан­генс u = боль­ше или равно 1, u при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2; дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2 пра­вая круг­лая скоб­ка . \qquad левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка

Из не­ра­вен­ства (4) легко сле­ду­ет, что

 дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 4 мень­ше или равно u мень­ше дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2, \qquad левая круг­лая скоб­ка 5 пра­вая круг­лая скоб­ка

 дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: Пи x, зна­ме­на­тель: x в квад­ра­те плюс 1 конец дроби мень­ше дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2 рав­но­силь­но дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: x в квад­ра­те плюс 1 конец дроби мень­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Не­ра­вен­ство  дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: x в квад­ра­те плюс 1 конец дроби мень­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби вы­пол­ня­ет­ся, как мы ви­де­ли выше, при x не равно 1.

Решим не­ра­вен­ство  дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: x в квад­ра­те плюс 1 конец дроби боль­ше или равно дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

x в квад­ра­те минус 4x плюс 1 мень­ше или равно 0 рав­но­силь­но 2 минус ко­рень из 3 мень­ше или равно x мень­ше или равно 2 плюс ко­рень из 3 .

Так как 2 минус ко­рень из 3 мень­ше 1 мень­ше 2 плюс ко­рень из 3 , то в итоге мы по­лу­ча­ем x при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка 2 минус ко­рень из 3 ; 1} \cup левая круг­лая скоб­ка 1; 2 плюс ко­рень из 3 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка .

 

Ответ:  левая квад­рат­ная скоб­ка 2 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та ;1 пра­вая круг­лая скоб­ка \cup левая круг­лая скоб­ка 1;2 плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 3 конец ар­гу­мен­та пра­вая квад­рат­ная скоб­ка .

 

За­ме­ча­ния.

1)  Мно­же­ство зна­че­ний функ­ции (2) можно опре­де­лить также с по­мо­щью про­из­вод­ной. С дру­гой сто­ро­ны, можно рас­смот­реть урав­не­ние с па­ра­мет­ром  дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: x в квад­ра­те плюс 1 конец дроби = a и опре­де­лить, при каких зна­че­ний a оно имеет един­ствен­ное ре­ше­ние. (По­лу­чим наи­боль­шее и наи­мень­шее зна­че­ния функ­ции  дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: x в квад­ра­те плюс 1 конец дроби , a_min = минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , a_max = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .)

2)  Дру­гой спо­соб ре­ше­ния не­ра­вен­ства (1) за­клю­ча­ет­ся в сле­ду­ю­щем.

 дробь: чис­ли­тель: синус u плюс 2 синус u умно­жить на ко­си­нус в квад­ра­те u минус 2 ко­си­нус u, зна­ме­на­тель: ко­си­нус u конец дроби боль­ше или равно 0.

По­сколь­ку при u при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2; дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2 пра­вая круг­лая скоб­ка  ко­си­нус u боль­ше 0, по­лу­ча­ем, ис­поль­зуя ос­нов­ное три­го­но­мет­ри­че­ское тож­де­ство

 левая круг­лая скоб­ка синус u минус 2 ко­си­нус u пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка синус в квад­ра­те u плюс ко­си­нус в квад­ра­те u пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 2 синус u ко­си­нус в квад­ра­те u боль­ше или равно 0

(пре­вра­щая тем самым левую часть в од­но­род­ную три­го­но­мет­ри­че­скую функ­цию тре­тьей сте­пе­ни!),

 синус в кубе u минус 2 ко­си­нус u синус в квад­ра­те u плюс 3 ко­си­нус в квад­ра­те u синус u минус 2 ко­си­нус в кубе u боль­ше или равно 0.

Раз­де­лив обе части не­ра­вен­ства на  ко­си­нус в кубе u боль­ше 0 и по­ло­жив  тан­генс u = p, по­лу­чим не­ра­вен­ство (3).

3)  При ре­ше­нии не­ра­вен­ства (1) можно ис­поль­зо­вать про­из­вод­ную. При  минус дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2 мень­ше u мень­ше 0  тан­генс u мень­ше 0,  синус u мень­ше 0, по­это­му не­ра­вен­ство (1) не вы­пол­ня­ет­ся. Рас­смот­рим на  левая квад­рат­ная скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2 пра­вая круг­лая скоб­ка функ­цию g левая круг­лая скоб­ка u пра­вая круг­лая скоб­ка = тан­генс u плюс синус 2u минус 2. Не­труд­но по­ка­зать, что g' левая круг­лая скоб­ка u пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше 0, по­это­му g(u)  — мо­но­тон­но воз­рас­та­ю­щая функ­ция. Так как g левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 4 пра­вая круг­лая скоб­ка = 0, то g левая круг­лая скоб­ка u пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше или равно 0 на  левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 4; дробь: чис­ли­тель: зна­ме­на­тель: p конец дроби i 2 пра­вая круг­лая скоб­ка , и мы по­лу­ча­ем ре­ше­ние (5).

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: 2666

? Источник: Вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Ма­те­ма­ти­че­ские клас­сы, РФ, 1995 год, ра­бо­та 2, ва­ри­ант 1
? Классификатор: Три­го­но­мет­ри­че­ские не­ра­вен­ства
?
Сложность: 9 из 10