Тригонометрия на Ломоносове
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
При каком наименьшем по модулю значении параметра уравнение
имеет решение на отрезке
Источники:
Подсказка 1
Из-за страшного вида уравнения можно понять, что просто преобразованиями это не решить, значит тут какая-то идея! Вот интересное замечание: 1234+789 = 2023. На что это может натолкнуть?
Подсказка 2
Можно из этого понять, что т.к. синус и косинус по модулю не превосходят 1, то максимум левой части как раз равен 2023! Теперь можно приравнять синус к ±1, а косинус к -1, и посмотреть на корни.
Подсказка 3
Выходит системка вида x = 5π/6 + πk и ax = 5π/4 + 2πn. Давайте посмотрим, когда первый корень может быть в этом промежутке.
Подсказка 4
Да, только при k = -1, 0! Осталось разобраться с альфа. Давайте подставим первый корень во второй чтобы выразить альфа через n и k) Останется только понять, при каких n и k модуль этого выражения достигнет минимума, а зная чем может быть k, это не так сложно)
Так как синус и косинус по модулю не превосходят а решением уравнения может быть только такой при котором входящие в уравнение синус и косинус равны соответственно (при возведении в 20-ю степень даст ) и (таким же останется при возведении в 23-ю степень).
Подставив из первого выражение во второе, выразим
Найдём возможные целые значения подставив в условие
Чтобы найти с наименьшим модулем, выберем минимизирующее модуль числителя, (для приведенных числителей это или а также допустимое максимизирующее модуль знаменателя. Нетрудно заметить, что это и поэтому получаем
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите неравенство
Подсказка 1
Мы видим арки от сложных аргументов, при том, внутри друг друга. Что нужно сделать первым делом? Конечно, записать ОДЗ. Что можно тогда сказать, в силу ОДЗ? Какие значения принимает арксинус и арккосинус?
Подсказка 2
Верно, только положительные, поскольку иначе, в силу ОДЗ, не будет выполнено свойство, что arccos(x)+arcsin(x)=pi/2. Кстати, мы вспомнили это свойство. Видно, что аргументы арков слева и справа в неравенстве делятся на pi. Значит, если пробовать вводить замену на арксинус, то как ее стоит вводить? Не просто ведь t?
Подсказка 3
Стоит ввести замену arcsin(x)=pi*t, тогда pi сократится и получится и слева и справа выражение, зависящее только от t. При этом, и слева и справа у нас понятные функции(arccos и arcsin, которые выражаются друг через друг друга). Вот когда мы работаем с логарифмами, есть одно действие, чтобы преобразовать выражение и свести его к чему-то более понятному и без степеней(в общем то за степени и отвечает логарифм, грубо говоря). А какое действие нужно сделать здесь, чтобы избавиться от арков и перейти к аргументам?
Подсказка 4
Нужно взять синус от обеих частей. При этом, нужно учесть, что arcsin(5/4-5t/2)<=pi/2, а значит, arccos(10t/3)<=pi/2, а значит t<=3pi/20 . Тогда, после взятия синуса от обеих частей у нас выйдет неравенство 5/4-5t/2>sqrt(1-100t^2/9). Осталось учесть, что если arccos(x)<=2pi/5, по ОДЗ, то arcsin(x)>=pi/10, а также arcsin(x)<=3pi/10, решить неравенство на t, перевести его на арксинус, потом на х, и получить ответ!
Для начала запишем ОДЗ:
Отсюда следует, что поэтому , ведь иначе не выполняется известное тождество
Обозначим тогда Неравенство из условия принимает вид
Если то неравенство не может выполняться в силу области значений арксинуса.
Нам могут подойти только
Возьмём синус обеих частей полученного выше неравенства. На промежутке синус является монотонно возрастающей функцией, поэтому знак неравенства не изменится:
При решений нет, иначе при возведём в квадрат
Остаётся учесть, что а из условия следует
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите минимальное значение выражения если известно, что
Источники:
Подсказка 1
Поработаем с тем, что нам дано - применим формулу суммы косинусов, а затем сделаем оценку половинного искомого угла (зная, что -1 <= cos((x-y)/2) <= 1).
Подсказка 2
Применим формулу косинуса двойного угла к cos(x+y). Тогда в нем как раз будет фигурировать уже полученное нами выражение половинного угла, которое мы оценили. Значит, мы уже почти получили ответ, осталось только найти значения, при которых соблюдается оценка.
Распишем сумму косинусов
Далее воспользуемся оценкой , откуда
Далее воспользуемся формулой косинуса двойного угла
Здесь равенство достигается при .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите неравенство:
Подсказка 1
Давайте преобразуем левую и правую часть, чтобы это были выражения, которые мы бы могли выразить через х без тригонометрических функций, пользуясь тем, что tg(x) = sin(x)/cos(x).
Подсказка 2
Получили неравенство √(1 - x²)/x ≤ x/s√(1 + x²). Лучше всего здесь, чтобы не думать над знаком икса, привести всё к общему знаменателю, после чего избавиться от иррациональности в числителе и получить стандартное неравенство. Главное,, не забыть ОДЗ от корня и ОДЗ от тангенсов в условии.
В силу тождеств
неравенство принимает вид
По методу интервалов
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите все решения неравенства
принадлежащие отрезку
Подсказка 1
Обратите внимание, правая и левая часть неравенства очень похожи, но всё-таки не до конца. Давайте перенесем всё с синусами в одну сторону, а с косинусами - в другую. Что можно заметить и как можно иначе переписать данное неравенство?
Подсказка 2
На самом деле в правой и левой части у нас одна и та же функция f(t) = t^2018 - 1/t^2019, а наше неравенство можно переписать как f(sinx) ≥ f(cosx). Что мы можем сказать про f(t) на промежутке от -1 до 1, если возьмем производную?
Подсказка 3
Если взять производную, то станет понятно, что f(t) - возрастающая с точкой разрыва в 0. Рассмотрите два случая, когда t ∈ [-1; 0) и t ∈ (0; 1]. Подумайте, что можно сказать про значения функции на данных промежутках.
Подсказка 4
Мы можем утверждать, что f(t) на положительных значениях всегда будет меньше, чем при отрицательных. Значит наше неравенство можно переписать в виде совокупности двух других: 1) При sinx > 0, sinx >= cosx 2) При sinx < 0, cosx>0.
Перепишем неравенство в виде
Нетрудно видеть, что мы решаем неравенство и , где , возьмём производную этой функции
То есть функция всюду монотонно возрастает, имея разрыв в точке
Что же происходит при разных знаках Если то при получаем следовательно, всегда меньше на положительных чем на отрицательных.
Тогда решениями будут
Получаем решения
Значит, ответ на периоде от до выглядит так:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите наибольшее значение функции
Источники:
Подсказка 1
Брать сразу у такой функции производную вообще не хочется... Давайте сначала попробуем преобразовать. Видим сумму двух синусов. Тогда попробуйте применить нужную формулу к ним и посмотреть, что получится. Не можем ли мы упростить себе жизнь?
Подсказка 2
Верно, после применения формулы для суммы синусов везде будет sin(x), который мы можем заменить на t, учитывая ограничение синуса. Стало точно поприятнее, теперь можем брать производную и искать критические точки. Что самое главное нам не забыть, когда мы ищем максимум функции на отрезке?
Подсказка 3
Точно, надо не забыть проверить концы отрезка. Осталось только сравнить значение функции в этих точках, и победа!
По формуле суммы синусов
Пусть . Поиск максимума на всей числовой прямой после замены сводится к поиску максимума функции на отрезке . Возьмём её производную
Критические точки — , . После расстановки знаков производной на получаем, что максимум может достигаться на конце отрезка или в точке локального максимума . Сравним значения функции в этих точках:
Действительно, в силу , тогда
а максимальное значение равно , соответственно наибольшее значения достигается при .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите все решения уравнения
Источники:
Подсказка 1
Вспомним, так сказать, основное арктригонометрическое тождество (если что, это про то, что arctg(x)+arcctg(x)=π/2) :) и сделаем интересную замену t = arctg(x)/π, а потом оценим t.
Подсказка 2
Да, так как арктангенс по модулю меньше π/2, то t будет по модулю меньше 1/2. Сведём уравнение к t, решим относительно t и сделаем обратную замену с учетом его возможных значений.
Вспомним, что
Обозначим тогда и получим
Имеем .
В силу области значений арктангенса и из уравнения нам подходит только
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите неравенство
Источники:
Подсказка 1
Найдем ОДЗ и разберемся с каждой скобкой по очереди, начнем с логарифмов. Вспомним, что log_a(b) - log_a(c) на ОДЗ имеет такой же знак, что и выражение (а-1)(b-с). А чему оно равно?
Подсказка 2
Оно просто равно 12-4x, просто напишем это выражение вместо скобки с логарифмами. Перейдем к модулям. Заметили ли Вы, что в связи с ОДЗ они раскрываются однозначно? Причем скобка с модулями и 12-4х имеют общий множитель.
Подсказка 3
У нас получается (х-3)^2 * (скобка с косинусами). Замечаем, что тройка - корень, а иначе скобку второй степени можно убрать. Найдем, в каких точках скобка с косинусами обнуляется (разность косинусов - была какая-то формулка), и сопоставим это с ОДЗ.
ОДЗ:
На ОДЗ а по формуле разности косинусов
По методу рационализации знак на ОДЗ совпадает со знаком
В итоге получаем неравенство
На ОДЗ
поэтому
Учтём решение сразу запишем в ответ. Остаётся неравенство
На ОДЗ
поэтому неравенство равносильно
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите главный (наименьший положительный) период функции
Заметим, что
если заменить на , то ничего не изменится. Значит, период . Если , то и . Значит, .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите все целочисленные решения уравнения
Источники:
Поскольку , то (пользуемся тем, что ). Тогда
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите все целочисленные решения уравнения
Источники:
Подсказка 1
Нам нужно четко понять, чему равен этот арккосинус. Знаем, что нам приятнее взять арккосинус от косинуса, чем от синуса -> превратите синус в косинус!
Подсказка 2
Верно, получился cos(π/2 - 6). Причем мы понимаем, что cos(x) = cos(x + 2πk), k - любое целое число. Значит, когда будем брать арккосинус от этой штуки, мы получим именно π/2 - 6 + 2πk, причём k должно быть таким, что оно целое и заносит это выражение в рамки существования арккосинуса, то есть в [0; π]
Подсказка 3
Отлично, арккосинус превратился в 5π/2 - 6. Теперь раскроем модуль и найдем подходящее целое значение х.
Так как
то уравнение равносильно
Нетрудно видеть, что целочисленным решением является только значение
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Функция такова, что сумма корней уравнения на отрезке равна , а сумма корней уравнения на отрезке равна . Какова сумма корней второго уравнения на отрезке ?
Пусть у уравнения всего корней на интервале . Тогда на интервале у уравнения тоже корней, так как на этом интервале пробегает все значения от -1 до 0. Пусть это корни . Заметим, что . Значит, корни у первого уравнения на интервале так соответствуют корням второго уравнения на интервале и значит, у второго уравнения корни на интервале . Из условия мы знаем, что
Отсюда . Заметим, что , поэтому корнями второго уравнения на интервале будут
и их сумма будет
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите уравнение
Первое решение.
Если , то равенство невозможно (область значений косинуса), потому , откуда
Отсюда и , то есть . Вспомним, что , то есть . Далее . Отсюда и ответ .
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Второе решение.
Если , то . Значит,
Значит, все неравенства становятся равенствами.
Значит, , и
Отсюда и (так как ). Так же . Значит и .
Итого: , , . Это равносильно задаче. Осталось посчитать . Из первых 2 условия . Тогда . Отсюда и ответ .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите , если известно, что .
Возведём данное нам равенство в квадрат
Воспользуемся формулой синуса двойного угла и тригонометрической единицей, получим