Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2681
i

Су­ще­ству­ет ли ка­са­тель­ная к гра­фи­ку функ­ции y=x минус x в квад­ра­те плюс 3|x|, име­ю­щая с гра­фи­ком ровно две общие точки? Если да, то на­пи­ши­те ее урав­не­ние.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Пре­об­ра­зу­ем дан­ную функ­цию к виду

y= си­сте­ма вы­ра­же­ний минус x в квад­ра­те минус 2x,x мень­ше 0, \qquad левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка 4x минус x в квад­ра­те , x боль­ше или равно 0. \qquad левая круг­лая скоб­ка 2 пра­вая круг­лая скоб­ка конец си­сте­мы .

От­сю­да видно, что гра­фик функ­ции со­сто­ит из вет­вей двух па­ра­бол (см. ри­су­нок).

При x=0 ле­во­сто­рон­няя про­из­вод­ная функ­ции равна y' левая круг­лая скоб­ка 0 пра­вая круг­лая скоб­ка = минус 2, а пра­во­сто­рон­няя про­из­вод­ная имеет дру­гое зна­че­ние: y' левая круг­лая скоб­ка плюс 0 пра­вая круг­лая скоб­ка =4 по­это­му про­из­вод­ная при x=0 не су­ще­ству­ет. Сле­до­ва­тель­но, точка O левая круг­лая скоб­ка 0;0 пра­вая круг­лая скоб­ка гра­фи­ка функ­ции (на­ча­ло ко­ор­ди­нат) не может быть точ­кой ка­са­ния ис­ко­мой пря­мой и гра­фи­ка.

Най­дем пря­мую kx плюс b, ко­то­рая яв­ля­ет­ся общей ка­са­тель­ной па­ра­бол (1) и (2). Ка­са­тель­ная имеет с па­ра­бо­лой един­ствен­ную общую точку  — точку ка­са­ния (см.  за­ме­ча­ние к ре­ше­нию за­да­ния 5 ва­ри­ан­та 1), по­это­му каж­дое из сле­ду­ю­щих двух урав­не­ний имеет един­ствен­ное ре­ше­ние:

 минус x в квад­ра­те минус 2x=kx плюс b, 4x минус x в квад­ра­те =kx плюс b.

(За­ме­тим, что это  — не си­сте­ма, по­сколь­ку урав­не­ния могут иметь раз­лич­ные ре­ше­ния!) Пре­об­ра­зу­ем эти урав­не­ния

x в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка k плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка x плюс b=0, \qquad левая круг­лая скоб­ка 3 пра­вая круг­лая скоб­ка

x в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка k минус 4 пра­вая круг­лая скоб­ка x плюс b=0. \qquad левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка

Един­ствен­ность ре­ше­ния каж­до­го урав­не­ния имеет место тогда и толь­ко тогда, когда дис­кри­ми­нан­ты этих урав­не­ний равны нулю, то есть спра­вед­ли­ва си­сте­ма урав­не­ний

 си­сте­ма вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка k плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те минус 4b=0, левая круг­лая скоб­ка k минус 4 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те минус 4b=0 конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний левая круг­лая скоб­ка k плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те = левая круг­лая скоб­ка k минус 4 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те ,b= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби левая круг­лая скоб­ка k плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те конец си­сте­мы . рав­но­силь­но си­сте­ма вы­ра­же­ний k=1,b=2,25. конец си­сте­мы .

Таким об­ра­зом, урав­не­ние общей ка­са­тель­ной к па­ра­бо­лам (1) и (2) есть y=x плюс 2,25. При этом урав­не­ния (3) и (4) имеют со­от­вет­ству­ю­щие (един­ствен­ные) ре­ше­ния x_1= минус 1,5 мень­ше 0,x_2=1,5 боль­ше 0. Сле­до­ва­тель­но, най­ден­ная пря­мая яв­ля­ет­ся ре­ше­ни­ем за­да­чи. На этом ре­ше­ние можно за­кон­чить. Ответ по­ло­жи­тель­ный.

 

Ответ: y=x плюс дробь: чис­ли­тель: 9, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

 

За­ме­ча­ние.

При со­став­ле­нии урав­не­ний (3) и (4) нами ис­поль­зо­ва­лась про­из­вод­ная. Во­об­ще, эту за­да­чу, можно ре­шить без про­из­вод­ной,  — даже при со­став­ле­нии урав­не­ния ка­са­тель­ной (в част­но­сти,  — од­но­сто­рон­ней ка­са­тель­ной).

Не ис­поль­зуя про­из­вод­ную, ка­са­тель­ную к па­ра­бо­ле (а также к ги­пер­бо­ле и не­ко­то­рым дру­гим кри­вым) можно опре­де­лить как пря­мую  — гра­фик функ­ции y=kx плюс d, име­ю­щую с па­ра­бо­лой y=ax в квад­ра­те плюс bx плюс c левая круг­лая скоб­ка a не равно 0 пра­вая круг­лая скоб­ка един­ствен­ную общую точку, на­зы­ва­е­мую точ­кой ка­са­ния.

Ис­поль­зу­ем это опре­де­ле­ние для со­став­ле­ния урав­не­ния ка­са­тель­ной к па­ра­бо­ле  — гра­фи­ку квад­рат­но­го трех­чле­на y=ax в квад­ра­те плюс bx плюс c левая круг­лая скоб­ка a не равно 0 пра­вая круг­лая скоб­ка , про­хо­дя­щей через точку ка­са­ния с абс­цис­сой x=x_0. За­пи­шем урав­не­ние пря­мой в виде y=k левая круг­лая скоб­ка x минус x_0 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс d. Под­став­ляя зна­че­ние x=x_0, по­лу­ча­ем d=ax_0 в квад­ра­те плюс bx_0 плюс c. По дан­но­му выше опре­де­ле­нию ка­са­тель­ной урав­не­ние

ax в квад­ра­те плюс bx плюс c=k левая круг­лая скоб­ка x минус x_0 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс ax_0 в квад­ра­те плюс bx_0 плюс c

имеет един­ствен­ное ре­ше­ние x=x_0. Пре­об­ра­зу­ем урав­не­ние

ax в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка b минус k пра­вая круг­лая скоб­ка x минус ax_0 в квад­ра­те минус левая круг­лая скоб­ка b минус k пра­вая круг­лая скоб­ка x_0=0;

его дис­кри­ми­нант

D= левая круг­лая скоб­ка b минус k пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс 4a левая круг­лая скоб­ка ax_0 в квад­ра­те плюс левая круг­лая скоб­ка b минус x пра­вая круг­лая скоб­ка x_0 пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка b минус k пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те плюс 4 левая круг­лая скоб­ка b минус k пра­вая круг­лая скоб­ка ax_0 плюс 4a в квад­ра­те x_0 в квад­ра­те = левая круг­лая скоб­ка b минус k плюс 2x_0 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те .

В силу кри­те­рия един­ствен­но­сти ре­ше­ния D=0, от­ку­да сле­ду­ет, что k=2x_0 плюс b. То есть урав­не­ние ка­са­тель­ной есть

y= левая круг­лая скоб­ка 2x_0 плюс b пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x минус x_0 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс ax_0 в квад­ра­те плюс bx_0 плюс c

(что сов­па­да­ет с урав­не­ни­ем, по­лу­ча­е­мым с по­мо­щью про­из­вод­ной).
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: 2672

? Источник: Вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Ма­те­ма­ти­че­ские клас­сы, РФ, 1995 год, ра­бо­та 3, ва­ри­ант 2
? Классификатор: Ка­са­тель­ная к гра­фи­ку функ­ции
?
Сложность: 9 из 10