Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
 № 2686
i

Най­ди­те все от­ри­ца­тель­ные a, для каж­до­го из ко­то­рых ка­са­тель­ные к па­ра­бо­ле y= левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те , про­ве­ден­ные через точку оси Oy с ор­ди­на­той a, вы­се­ка­ют на оси Ox от­ре­зок длины 4.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Пусть P левая круг­лая скоб­ка 0;a пра­вая круг­лая скоб­ка   — ис­ко­мая точка на оси Oy, a мень­ше 0. Оты­щем точку Q левая круг­лая скоб­ка x_0; левая круг­лая скоб­ка x_0 минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка на гра­фи­ке функ­ции, яв­ля­ю­ща­я­ся точ­кой ка­са­ния гра­фи­ка и ка­са­тель­ной. Про­из­вод­ная функ­ции y'=2 левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка . Урав­не­ние ка­са­тель­ной PQ есть

y=2 левая круг­лая скоб­ка x_0 минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка x плюс a,

по­сколь­ку при x=0: y=a. По­сколь­ку точка Q при­над­ле­жит ка­са­тель­ной, то

 левая круг­лая скоб­ка x_0 минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те =2 левая круг­лая скоб­ка x_0 минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка x_0 плюс a. \qquad левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка

Вы­ра­зим из этого урав­не­ния x_0 через a, по­лу­чим

x_0 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2 пра­вая круг­лая скоб­ка =1 минус a;

при a мень­ше 0: 1 минус a боль­ше 1, и мы по­лу­ча­ем абс­цис­сы двух точек ка­са­ния

x_0,1= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та , x_0,2= минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та . \qquad левая круг­лая скоб­ка 2 пра­вая круг­лая скоб­ка

Таким об­ра­зом, при любом a<0 име­ют­ся две ка­са­тель­ные к гра­фи­ку ис­ход­ной функ­ции. Обо­зна­чим точки пе­ре­се­че­ния каж­дой из этих ка­са­тель­ных с осью Ox со­от­вет­ствен­но через A_1 левая круг­лая скоб­ка p_1;0 пра­вая круг­лая скоб­ка , A_2 левая круг­лая скоб­ка p_2;0 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Из урав­не­ния (1) ка­са­тель­ной с уче­том (2) сле­ду­ет, что

p_1= дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 левая круг­лая скоб­ка x_0,1 минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = минус дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 левая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби ,

p_2= дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 левая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби .

Вы­се­ка­е­мый на оси абс­цисс от­ре­зок  — A_1A_1, а его длина есть

|A_1A_2|=|p_1 минус p_2|= минус дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та минус 1 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та плюс 1 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = минус дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: минус a конец дроби = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та ,

по­сколь­ку a мень­ше 0. По усло­вию

 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та =4 рав­но­силь­но 1 минус a=16 рав­но­силь­но a= минус 15.

 

Ответ: a= минус 15.

 

За­ме­ча­ние.

В за­да­чах на ка­са­тель­ные к па­ра­бо­лам y=ax в квад­ра­те плюс bx плюс c, ги­пер­бо­лам y= дробь: чис­ли­тель: ax плюс b, зна­ме­на­тель: cx плюс d конец дроби и к не­ко­то­рым дру­гим кри­вым можно, как пра­ви­ло, обой­тись во­об­ще без про­из­вод­ных. Для таких кри­вых кор­рект­но дру­гое опре­де­ле­ние ка­са­тель­ной: пря­мая вида y=kx плюс p (для ги­пер­бо­лы k не равно 0), име­ю­щая с дан­ной кри­вой един­ствен­ную общую точку, на­зы­ва­е­мую точ­кой ка­са­ния.

При­ве­дем со­от­вет­ству­ю­щее ре­ше­ние рас­смат­ри­ва­е­мо­го за­да­ния.

 

Дру­гое ре­ше­ние.

Пусть P левая круг­лая скоб­ка 0;a пра­вая круг­лая скоб­ка   — ис­ко­мая точка, a мень­ше 0. Урав­не­ние ка­са­тель­ной к гра­фи­ку дан­ной функ­ции, со­дер­жа­щей точку P, есть y=kx плюс a. Ка­са­тель­ная к па­ра­бо­ле имеет с ней един­ствен­ную общую точку, по­это­му урав­не­ние

kx плюс a= левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те

имеет един­ствен­ное ре­ше­ние. Изу­чим это урав­не­ние

x в квад­ра­те минус левая круг­лая скоб­ка k плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка x плюс 1 минус a=0. \qquad левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка

Его дис­кри­ми­нант

D_x= левая круг­лая скоб­ка k плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те минус 4 левая круг­лая скоб­ка 1 минус a пра­вая круг­лая скоб­ка =k в квад­ра­те плюс 4k плюс 4a.

Урав­не­ние (1) имеет един­ствен­ное ре­ше­ние тогда и толь­ко тогда, когда D_x=0 (кри­те­рий един­ствен­но­сти ре­ше­ния)

k в квад­ра­те плюс 4k плюс 4a=0;  дробь: чис­ли­тель: D_k, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби =4 левая круг­лая скоб­ка 1 минус a пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше 0  левая круг­лая скоб­ка a мень­ше 0 пра­вая круг­лая скоб­ка ,

k_1= минус 2 минус 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та , k_2= минус 2 плюс 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та .

Оче­вид­но, что k_1 мень­ше k_2. По тео­ре­ме Виета k_1k_2=4a мень­ше 0, по­это­му k_1 мень­ше 0 и k_2 боль­ше 0.

Таким об­ра­зом, при любом a мень­ше 0 име­ют­ся две раз­лич­ные ка­са­тель­ные к гра­фи­ку ис­ход­ной функ­ции, про­хо­дя­щие через точку P левая круг­лая скоб­ка 0;a пра­вая круг­лая скоб­ка .

а)  При k=k_1 урав­не­ние ка­са­тель­ной есть

y= минус 2 левая круг­лая скоб­ка 1 плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка x плюс a.

Ка­са­тель­ная пе­ре­се­ка­ет ось Ox в точке с ко­ор­ди­на­той x=x_1, опре­де­ля­е­мой из урав­не­ния

 минус 2 левая круг­лая скоб­ка 1 плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка x плюс a=0,

от­ку­да

x_1= дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 левая круг­лая скоб­ка 1 плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби .

б)  При k=k_2 урав­не­ние ка­са­тель­ной

y= минус 2 левая круг­лая скоб­ка 1 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка x плюс a.

Она пе­ре­се­ка­ет ось Ox в точке с ко­ор­ди­на­той

x_2= дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 левая круг­лая скоб­ка 1 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби .

Не­труд­но по­ка­зать, что x_1 мень­ше 0 и x_2 боль­ше 0. Вы­се­ка­е­мый на оси абс­цисс от­ре­зок имеет длину

x_2 минус x_1= дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 1 минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 1 плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: a, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: a конец дроби = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та .

По усло­вию  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та =4, от­ку­да a= минус 15.

 

Ответ: a= минус 15.

 

При­ве­дем еще одно ре­ше­ние.

Для вы­чис­ле­ния абс­цис­сы x_0 точки ка­са­ния можно ис­поль­зо­вать метод, из­ло­жен­ный выше в 1 спо­со­бе. Од­на­ко здесь мы при­ме­ним дру­гой метод. Пусть f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те , и урав­не­ние ка­са­тель­ной есть y=kx плюс a. По­сколь­ку ка­са­тель­ная лежит ниже рас­смат­ри­ва­е­мой па­ра­бо­лы (за ис­клю­че­ние толь­ко точки ка­са­ния), то функ­ция g левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка минус kx минус a по­ло­жи­тель­на при x не равно x_0 и g левая круг­лая скоб­ка x_0 пра­вая круг­лая скоб­ка =0. Оче­вид­но, что g левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка   — квад­ра­тич­ная функ­ция, с ко­эф­фи­ци­ен­том 1 при x в квад­ра­те . От­сю­да сле­ду­ет, что g левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка x минус x_0 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те . С дру­гой сто­ро­ны g левая круг­лая скоб­ка 0 пра­вая круг­лая скоб­ка =1 минус a, сле­до­ва­тель­но, 1 минус a=x_0 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2 пра­вая круг­лая скоб­ка , от­ку­да по­лу­ча­ем, что име­ют­ся две точки ка­са­ния (K и L на ри­сун­ке 92). Их абс­цис­сы

x_1= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та , x_2= минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та .

На ри­сун­ке P левая круг­лая скоб­ка 0;a пра­вая круг­лая скоб­ка   — ис­ко­мая точка на оси Oy, a мень­ше 0; ка­са­тель­ные PK и PL пе­ре­се­ка­ет ось Ox в точка M и N. Обо­зна­чим через \varphi_1,\varphi_2 углы PNM и PMN со­от­вет­ствен­но. Даль­ней­шие вы­клад­ки не тре­бу­ют до­пол­ни­тель­ных ком­мен­та­ри­ев. Имеем:

 тан­генс \varphi_1=f' левая круг­лая скоб­ка x_1 пра­вая круг­лая скоб­ка =2 левая круг­лая скоб­ка x_1 минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка =2 левая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше 0  левая круг­лая скоб­ка a мень­ше 0 пра­вая круг­лая скоб­ка ,

 тан­генс \varphi_2= минус f' левая круг­лая скоб­ка x_2 пра­вая круг­лая скоб­ка = минус 2 левая круг­лая скоб­ка x_2 минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка = минус 2 левая круг­лая скоб­ка минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка =2 левая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше 0,

MN= минус a левая круг­лая скоб­ка \ctg\varphi_1 плюс \ctg\varphi_2 пра­вая круг­лая скоб­ка =

= минус a левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 левая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 левая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = минус a дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 2 левая круг­лая скоб­ка 1 минус a минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та .

В итоге по­лу­ча­ем, что  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 минус a конец ар­гу­мен­та =4, от­ку­да a= минус 15.

 

Ответ: a= минус 15.

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: 2691

? Источник: Вы­пуск­ной эк­за­мен по ма­те­ма­ти­ке. Ма­те­ма­ти­че­ские клас­сы, РФ, 1995 год, ра­бо­та 4, ва­ри­ант 1
? Классификатор: Ка­са­тель­ная к гра­фи­ку функ­ции
?
Сложность: 10 из 10