При каких x наибольшее значение функции
на отрезке не меньше числа 2?
Решение. I способ. Перейдем к эквивалентной задаче: «При каких x наибольшее значение функции
на отрезке [x; x + 2] неотрицательно?» Преобразуем выражение для 𝜑(t):

Заметим, 𝜑(t) неотрицательно, когда либо
либо 
Для выполнения условия задачи необходимо и достаточно, чтобы на отрезке [x; x + 2] нашлась хотя бы одна точка, для которой 𝜑(t) неотрицательно, то есть точка с координатой, меньшей либо равной −2, либо точка 1. Это описывается совокупностью неравенства
и двойного неравенства
откуда x ∈ (−∞; −2] ∪ [−1; 1].
II способ. Исследуем функцию
где f(x) — наибольшее значение функции g(t) на отрезке [x; x + 2]. Для этого вначале рассмотрим функцию g(t). Она определена и дифференцируема на ℝ,
ее критические точки −1 и 1. Функция g(t) убывает при
и
и возрастает при

Поскольку g(t) убывает на (−∞; −1] и на [1; +∞), то при
и при
ее наибольшее значение на отрезке [x; x + 2] достигается в левом конце отрезка, то есть при t = x. Следовательно, при x ∈ (-∞; −3] ∪ [1; +∞) функция f(x) совпадает с g(x).
Пусть x ∈ (−1; 1). Точка t0 = 1 — точка максимума функции g(t) — принадлежит отрезку [x; x + 2], поэтому для всех x ∈ (−1; 1) выполнено f(x) = 2.
Если x ∈ (−3; −1], то на отрезке [x; x + 2] лежит точка (−1) — точка минимума функции g(t). Для таких x значение f(x) равно наибольшему их двух значений: g(x) и g(x + 2). Среди x ∈ (−3; −1] определим такие, для которых g(x + 2) > g(x) (для оставшихся, очевидно будет выполняться неравенство g(x + 2) ⩽ g(x)):

Поскольку
то
при 
Теперь можно задать аналитически функцию f.

Остается решить неравенство 
Получаем три системы:



Объединяя результаты, получим:
при
и при 
Замечание. Безусловно, первый из предложенных способов более изящен и более эффективен. Ценность второго способа заключается в том, что он демонстрирует прием конструирования функций вида
который может оказаться полезными при решении других задач на аналогичную тематику.
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. |
Источник: Выпускной экзамен по математике. Математические классы, РФ, 1993 год, работа 2, вариант 1
Сложность: 10 из 10