4. № 1875 
Санкт-петербургские выпускные экзамены. Углубленная программа. 5. Иррациональности
i
Решение. а) Решим неравенство:
Ясно, что при
оно не определено, а при
оно выполнено, поскольку левая часть неотрицательна, а правая отрицательна. При
можно возвести неравенство в квадрат.

Поскольку
можно сократить на x (поменяв знак неравенства) и получить неравенство
откуда
Окончательно 
б) Обозначим временно
тогда
Получаем



причем значение 2 достигается при

то есть при

Ответ: 
в) Неравенство можно переписать в виде

Значит, во-первых
откуда
(см. пункт а), а во-вторых, нужно построить графики функций
и
и отметить все точки, лежащие между ними при условии
Ясно, что графики
и
отличаются симметрией относительно горизонтальной оси, как и графики
и
поэтому достаточно построить
а для построения
просто перевернуть его и сдвинуть вниз на 2, поскольку 
Строим график
то есть
при
Возьмем производную данной функции





Знаменатель всегда положителен при
а числитель положителен если
то есть
Значит, эта функция убывает при
и возрастает при
(а точка
является точкой максимума). При этом

Возьмем вторую производную



поэтому функция на всем промежутке выпукла вверх.
Найдем корни функции, решив уравнение:



Ясно, что
поэтому будет посторонним корнем. Так что единственным подходящим будет 
Осталось построить график и выполнить с ним указанные преобразования, чтобы построить второй график.

г) Разобъем построенную в пункте в фигуру вертикальным отрезком прямой
на две части. По геометрическому определению вероятности нам нужно будет найти отношение площади левой части к площади всей фигуры. Вычислим отдельно площади правой и левой части.
Левая часть имеет площадь






























Аналогично правая часть имеет площадь









Значит искомая вероятность равна 
Ответ: а)
б)
в) см. рис.; г) 
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 заданий | Баллы |
| Верное и полное выполнение задания | 3 |
| Ход решения верный, решение доведено до ответа, но допущен один недочет | 2 |
| Ход решения верный, решение доведено до ответа, но допущено два недочета или одна грубая ошибка | 1 |
| Остальные случаи | 0 |
| 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. |
Ответ: 
в) Неравенство можно переписать в виде

Значит, во-первых
откуда
(см. пункт а), а во-вторых, нужно построить графики функций
и
и отметить все точки, лежащие между ними при условии
Ясно, что графики
и
отличаются симметрией относительно горизонтальной оси, как и графики
и
поэтому достаточно построить
а для построения
просто перевернуть его и сдвинуть вниз на 2, поскольку 
Строим график
то есть
при
Возьмем производную данной функции





Знаменатель всегда положителен при
а числитель положителен если
то есть
Значит, эта функция убывает при
и возрастает при
(а точка
является точкой максимума). При этом

Возьмем вторую производную



поэтому функция на всем промежутке выпукла вверх.
Найдем корни функции, решив уравнение:



Ясно, что
поэтому будет посторонним корнем. Так что единственным подходящим будет 
Осталось построить график и выполнить с ним указанные преобразования, чтобы построить второй график.

г) Разобъем построенную в пункте в фигуру вертикальным отрезком прямой
на две части. По геометрическому определению вероятности нам нужно будет найти отношение площади левой части к площади всей фигуры. Вычислим отдельно площади правой и левой части.
Левая часть имеет площадь






























Аналогично правая часть имеет площадь









Значит искомая вероятность равна
а)
б)
в) см. рис.; г) 
1875

в) Неравенство можно переписать в виде

Значит, во-первых
откуда
(см. пункт а), а во-вторых, нужно построить графики функций
и
и отметить все точки, лежащие между ними при условии
Ясно, что графики
и
отличаются симметрией относительно горизонтальной оси, как и графики
и
поэтому достаточно построить
а для построения
просто перевернуть его и сдвинуть вниз на 2, поскольку 
Строим график
то есть
при
Возьмем производную данной функции





Знаменатель всегда положителен при
а числитель положителен если
то есть
Значит, эта функция убывает при
и возрастает при
(а точка
является точкой максимума). При этом

Возьмем вторую производную



поэтому функция на всем промежутке выпукла вверх.
Найдем корни функции, решив уравнение:



Ясно, что
поэтому будет посторонним корнем. Так что единственным подходящим будет 
Осталось построить график и выполнить с ним указанные преобразования, чтобы построить второй график.

г) Разобъем построенную в пункте в фигуру вертикальным отрезком прямой
на две части. По геометрическому определению вероятности нам нужно будет найти отношение площади левой части к площади всей фигуры. Вычислим отдельно площади правой и левой части.
Левая часть имеет площадь






























Аналогично правая часть имеет площадь









Значит искомая вероятность равна
а)
б)
в) см. рис.; г) 