Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2673
i

До­ка­жи­те, что функ­ция F левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка 1 минус x в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка синус x в квад­ра­те минус ко­си­нус x в квад­ра­те яв­ля­ет­ся одной из пер­во­об­раз­ных функ­ции f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =2 левая круг­лая скоб­ка x минус x в кубе пра­вая круг­лая скоб­ка ко­си­нус x в квад­ра­те . Най­ди­те ту пер­во­об­раз­ную функ­ции f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка , наи­боль­шее зна­че­ние ко­то­рой на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка 0;3 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка равно 0.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

При­ме­няя фор­му­лы диф­фе­рен­ци­ро­ва­ния слож­ной функ­ции, по­лу­ча­ем

 левая круг­лая скоб­ка синус левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка '= ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка '=2x ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка ,

 левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка '= минус 2x синус левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка ,

F' левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = минус 2x синус левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 2x левая круг­лая скоб­ка 1 минус x в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 2x синус левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка =2 левая круг­лая скоб­ка x минус x в кубе пра­вая круг­лая скоб­ка ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка ,

то есть F' левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка , что и тре­бо­ва­лось до­ка­зать.

Решим вто­рую часть за­да­чи. Не­об­хо­ди­мо найти пер­во­об­раз­ную F левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка функ­ции f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка , такую, что \underset0 мень­ше или равно x мень­ше или равно 3\mathopmax \Phi левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =0. Мы знаем, что \Phi левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =F левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка плюс c, где по­сто­ян­ная не­из­вест­на (то есть за­да­ча за­клю­ча­ет­ся в на­хож­де­нии этой по­сто­ян­ной). Най­дем сна­ча­ла наи­боль­шее зна­че­ние функ­ции F левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка 0;3 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка . Для этого най­дем нули про­из­вод­ной функ­ции на ин­тер­ва­ле (0;\,3). По­сколь­ку F' левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка , до­ста­точ­но ре­шить урав­не­ние f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =0, при x при­над­ле­жит левая круг­лая скоб­ка 0;3 пра­вая круг­лая скоб­ка . Имеем:

 си­сте­ма вы­ра­же­ний x левая круг­лая скоб­ка 1 минус x в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка x в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка =0,0 мень­ше x мень­ше 3 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний со­во­куп­ность вы­ра­же­ний x=1,x в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс Пи k, конец си­сте­мы . ,0 мень­ше x мень­ше 3, конец со­во­куп­но­сти . k при­над­ле­жит Z .

Так как  дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс Пи k боль­ше или равно 0 толь­ко при k боль­ше или равно 0 левая круг­лая скоб­ка k при­над­ле­жит Z пра­вая круг­лая скоб­ка , решим урав­не­ние x в квад­ра­те = дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс Пи k , при 0 мень­ше x мень­ше 3. При k=0: x= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец ар­гу­мен­та ; при k=1: x= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 3 Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец ар­гу­мен­та ; при k=2: x= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец ар­гу­мен­та . При k боль­ше или равно 3:  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс Пи k конец ар­гу­мен­та боль­ше 3, то есть мы нашли три корня, а в итоге  — че­ты­ре кри­ти­че­ские точки:

1; ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец ар­гу­мен­та ; ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 3 Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец ар­гу­мен­та ; ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец ар­гу­мен­та .

Рас­смот­рим ха­рак­тер из­ме­не­ния зна­ков функ­ции f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка . Мно­жи­тель x и x плюс 1 не ме­ня­ют знак на ин­тер­ва­ле  левая круг­лая скоб­ка 0;3 пра­вая круг­лая скоб­ка ; мно­жи­тель  левая круг­лая скоб­ка 1 минус x пра­вая круг­лая скоб­ка ме­ня­ет знак в точке x=1 и по­ло­жи­те­лен в окрест­но­сти нуля. Мно­жи­тель  ко­си­нус x в квад­ра­те ме­ня­ет знак в каж­дой из осталь­ных трех точек и по­ло­жи­те­лен в окрест­но­сти нуля. От­сю­да по­лу­ча­ем рас­ста­нов­ку зна­ков, по­ка­зан­ную на ри­сун­ке. Таким об­ра­зом, каж­дая из че­ты­рех точек яв­ля­ет­ся точ­кой экс­тре­му­ма.

Из ри­сун­ка видно, что наи­боль­шее зна­че­ние функ­ции F левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка 0;3 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка до­сти­га­ет­ся в одной из трех точек x=1, x= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 3 Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец ар­гу­мен­та и x=3. Срав­ним зна­че­ния функ­ции в этих точ­ках

F левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка = минус ко­си­нус 1 мень­ше 0 левая круг­лая скоб­ка 1 мень­ше дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка

F левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 3 Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка 1 минус дробь: чис­ли­тель: 3 Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 3 Пи минус 2, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби боль­ше 0;

F левая круг­лая скоб­ка 3 пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка 1 минус 9 пра­вая круг­лая скоб­ка синус 9 минус ко­си­нус 9= минус левая круг­лая скоб­ка 8 синус 9 плюс ко­си­нус 9 пра­вая круг­лая скоб­ка .

До­ка­жем, что F левая круг­лая скоб­ка 3 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше F левая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 3 Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка . Так как 3 мень­ше Пи мень­ше 3,2, то

 дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби мень­ше 2,6 мень­ше 9 минус 2 Пи мень­ше 3 мень­ше Пи рав­но­силь­но дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби мень­ше 9 минус 2 Пи мень­ше Пи .

От­сю­да сле­ду­ет, что  синус 9 боль­ше 0 и  минус 8 синус 9 минус ко­си­нус 9 мень­ше минус ко­си­нус 9 мень­ше 1. С дру­гой сто­ро­ны  дробь: чис­ли­тель: 3 Пи минус 2, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби боль­ше 1, от­ку­да  дробь: чис­ли­тель: 3 Пи минус 2, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби боль­ше минус 8 синус 9 минус ко­си­нус 9, что и тре­бо­ва­лось до­ка­зать.

Таким об­ра­зом, maxF левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =F левая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 3 Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 3 Пи минус 2, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби при 0 мень­ше или равно x мень­ше или равно 3. Если по­ло­жить \Phi левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =F левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка минус дробь: чис­ли­тель: 3 Пи минус 2, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , то, оче­вид­но, max\Phi левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =0 при 0 мень­ше или равно x мень­ше или равно 3.

 

Ответ:  левая круг­лая скоб­ка 1 минус x в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка синус x в квад­ра­те минус ко­си­нус x в квад­ра­те минус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

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: 2684

? Источник: Вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Ма­те­ма­ти­че­ские клас­сы, РФ, 1995 год, ра­бо­та 3, ва­ри­ант 1
? Классификатор: За­да­чи на наи­боль­шее и наи­мень­шее зна­че­ние функ­ции, На­хож­де­ние пер­во­об­раз­ных
?
Сложность: 10 из 10