Функции
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Сколько решений имеет уравнение
Источники:
Подсказка 1
Раз нам сказали найти количество корней такого уравнения, то, скорее всего, сами корни некрасивые, то есть просто в лоб мы их не найдём. Но давайте внимательно посмотрим на уравнение, а точнее, на числа в числителе. Слева у нас по единице, а справа двойка. Почему тогда привести всё к общему знаменателю не такая плохая идея? Попробуйте это сделать.
Подсказка 2
Верно, это хорошо сделать, потому что, прикинув на глаз, можно увидеть и слева, и справа одинаковые коэффициенты при x⁴. То есть они сократятся, и останется только x³. Тогда этот многочлен легко проанализировать с точки зрения функции. Для чего же мы это сделали? Вспомните теорему, которая очень хорошо определяет наличие корня на каком-то интервале.
Подсказка 3
Ага, это теорема о промежуточном значении. Также мы определили, где функция возрастает, а где убывает. Тогда посмотрите значение в хороших точках и поймите, сколько корней есть у уравнения.
Если то
поэтому
Если то
поэтому
Если то
а по неравенству между средним квадратическим и средним гармоническим
Если то функция
от
убывает до
а функция
неограниченно возрастает от
По теореме о промежуточном значении непрерывной функции существует единственное значение
при котором
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Второе решение.
Исходное уравнение при условиях равносильно
Рассмотрим функцию
Поскольку
то — точка максимума, а
— точка минимума. Функция
возрастает на области
и на области
, а на
промежутке
убывает.
Так как , то уравнение
имеет единственный корень, который лежит на промежутке
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
?
Подсказка 1
Что можно сказать о количествах корней f(cos(x)) и f(sin(x))?
Подсказка 2
На интервале [π/2;π] их будет одинаковое количество. Что можно сказать о периодичности функций?
Подсказка 3
Заметим, что sin(x + π/2) = cos(-x) = cos(x). Значит, есть повторение на некоторых промежутках.
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
Найдите наибольшее из значений функции
и точку , в которой это значение достигается.
Подсказка 1
Не совсем удобно работать с функцией, в которой x — степень. Было бы приятнее сделать из неё более привычную нам функцию от t, где t уже зависит от x.
Подсказка 2
А что если поделить числитель и знаменатель на 9^x?
Подсказка 3
Теперь мы ищем максимум f(t) = 1/(t² - t + 1). А когда достигается максимум дроби с константным числителем?
Подсказка 4
Найдите минимум t² - t + 1. Не забываем про x ;)
Разделим числитель и знаменатель на :
Сделаем замену Тогда получаем, что нужно найти наибольшее значение у следующей функции
Наибольшее значение достигается при наименьшем значении знаменателя. Тогда
Тогда наименьшее значение равно и достигается при
Следовательно наибольшее значение равно
и достагается при
при
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
При каких значениях число
является целым?
Источники:
Подсказка 1
Что, если оба слагаемых возвести в куб?
Подсказка 2
Воспользуйтесь формулой сокращённого умножения. Что можно сказать о величинах получившихся скобок?
Подсказка 3
Докажите, что исходное выражение больше нуля.
Подсказка 4
Нас интересуют целые значения выражения. Попробуйте понять, как оно ограничено сверху.
Подсказка 5
Найдите точку экстремума. Вы получите несколько возможных значений. Надо догадаться, как с их помощью найти x.
Подсказка 6
Рассмотрите произведение слагаемых из исходного выражения.
Рассмотрим функцию
Пусть Сразу отметим, что
В силу тождества
и того, что
получаем, что то есть
.
Из знаков производной
делаем вывод, что возрастает при
и убывает при
. Максимальное значение равно
поэтому
Итак, целые значения могут быть только или
Воспользуемся тем, что
и тем, что
1) Если то
2) Если то
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите уравнение
где
Подсказка 1
Хм, может мыть мы можем подобрать какие-нибудь корни....И правда, ведь x = 1 точно подойдёт.
Подсказка 2
Нужно подумать, почему других корней нет. Может быть, сослаться на какую-нибудь монотонность?
Уравнение имеет корень
Этот же корень имеет уравнение
Других корней быть не может, поскольку
функция
убывает, а
— возрастает.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Пусть
Найдите значение функции
в точке
Источники:
Подсказка 1
Линейная функция, какая легкотня! Хотя погодите, похоже все не так просто... Давайте попробуем посмотреть на f(f(x)) или же сразу посмотреть на f(f(4))...
Подсказка 2
f(f(x))=(x+24)/9. Ничего красивого. Давайте подставим 4, может, хоть тогда что-нибудь увидим: f(f(4))=28/9=(27+1)/9. Хммм, а ведь f(4)=10/3=(9+1)/3. Какое предположение напрашивается?
Подсказка 3
Верно, f(f(..f(4)...))=(3ⁿ⁺¹+1)/3ⁿ. Убедитесь в этом с помощью индукции и вычислите ответ!
Первое решение.
Посмотрим, что происходит при применении к некоторому числу. Заметим, что
, т. е. каждое применение
сокращает расстояние от числа до
в три раза. Для
оно было равно
, а значит, после
применений
это расстояние
станет равным
. Соответственно, само число станет равным
Второе решение.
По формуле для суммы геометрической прогрессии, последнее выражение равно
Подставляя , получаем ответ.
Замечание. Формально мы доказываем по индукции, что . База для
очевидна, а
переход
тривиален. Остаётся подставить и упростить формулу суммы геометрической прогрессии
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите все функции , удовлетворяющие уравнению
Источники:
Подсказка 1
У нас в уравнении есть f(0) и f(1), поэтому логично попробовать их найти, подставив что-то в уравнение.
Подсказка 2
Тут выгодно подставить 0 и 1 вместо x и из полученной системы найти f(0) и f(1).
Подсказка 3
Остаётся только подставить найденные значения f(0) и f(1) в исходное уравнение и найти f(x).
При
При
Получим найденные константы и
получим
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите наибольшее значение выражения
при и
.
Источники:
Подсказка 1
Для начала хотелось бы немного упростить исходное выражение. Стоит присмотреться и попытаться найти что-то общее под корнями.
Подсказка 2
Наблюдаем, что всего под корнями есть три различных множителя, если вынести минусы из скобок: a = x-1, b = y-x, c = y-7.
Подсказка 3
Также стоит обратить внимание на ОДЗ. Очень часто это позволяет совершить равносильный переход и сильно упростить задачу. Что мы можем получить из условий на произведения: ab ≥ 0, ac ≥ 0, bc ≥ 0?
Подсказка 4
Вероятнее всего, среди чисел a, b, c затерялся нолик, ведь в противном случае все 3 неравенства не могут быть выполнены (подумайте почему так, посмотрите на то, как зависят знаки чисел a, b, c друг от друга)
Подсказка 5
Остается проверить 3 случая, когда среди чисел есть ноль. В каждом случае задача будет сведена к поиску максимального значения функции от одной переменной на заданном отрезке, с чем мы уже очень хорошо знакомы.
Пусть среди нет нулевых. Тогда поскольку из ОДЗ
, то
и
имеют один знак,
и
имеют один знак, но
и
имеют разные — противоречие.
Значит, среди скобок есть нулевая, разберём 3 случая:
- I.
-
Выражение примет вид
. Максимум такого выражения достигается в вершине
и равен
.
- II.
-
Поскольку переменные равны, то каждая из них принимает значения на
, а выражение примет вид
. Поскольку вершиной будет
, то выбрать надо наиболее отдалённую от неё точку
, в которой получим
.
- III.
-
Выражение примет вид
.
То есть максимальным значением будет 3.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Существует ли функция, значения которой и её 2007 производных при равны
?
Подсказка 1
Давайте выпишем все условия, которые у нас есть. Видим, что значение функции в точке 2007 равно значению её производной в этой точке. А есть ли такая функция, производная которой равна ей же самой?
Подсказка 2
Конечно, это функция e^x! Но е²⁰⁰⁷ ≠ 2007. Как бы нам изменить эту функцию, чтобы мы смогли поставить знак равенства?
Подсказка 3
Да, нужно просто поставить подходящий коэффициент перед е²⁰⁰⁷. Чему он должен быть равен, чтобы f(2007) = 2007?
Подсказка 4
Просто решаем уравнение k ⋅ е²⁰⁰⁷ = 2007 и получаем коэффициент! Остаётся сказать, что при взятии следующих производных значение не поменяется, тогда такая функция подходит
Выпишем условия на функцию
Следовательно, . Известная функция, для которой
, это
, но
.
Рассмотрим функцию похожего вида
и подберем такое
, чтобы выполнялось
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Существует ли ограниченная функция такая, что
и
удовлетворяет при всех
неравенству
Источники:
Подсказка 1
В условии дано значение в единичке, быть может, попробуем воспользоваться им? Подставим x₁ и y₁ такие, чтобы в неравенстве из условия возникло f(1). Тогда можно будет получить некоторую цепочку неравенств.
Подсказка 2
Попробуем такие x₁ и y₁, что их произведение даёт единичку! Тогда мы сможем оценить разницу между f²(x₁+y₁) и f²(x₁).
Подсказка 3
Пусть a = f(1). Тогда разница между f²(x₁+y₁) и f²(x₁) выражается через a. А можно ли сделать её ещё больше?...Какие x₂ и y₂ можно для этого подобрать?
Подсказка 4
Запишите цепочку неравенств между значениями функции, где разница между двумя соседними будет хотя бы a.
Возьмём произвольно и положим
. Тогда
Будем далее выбирать
Тогда
Ясно, что последовательность неограниченна, что противоречит условию.
нет
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Дана функция Сколько решений имеет уравнение
Источники:
Подсказка 1
Давайте обозначим y = f(x), тогда f(f(x)) = f(y). Пусть x₀ - корень изначального уравнения. Тогда что можно сказать про y₀ = f(x₀)?
Подсказка 2
Отсюда следует, что корень изначального уравнения является точкой пересечения функций f(x) и f(y). Верно ли обратное утверждение? Сколько таких точек?
Пусть — решение уравнения
а
Тогда и
а потому точка с координатами
лежит на
каждом из графиков
и
Наоборот, если точка
лежит на пересечении этих графиков, то
и
откуда
Тем самым показано, что число решений уравнения
совпадает с числом точек пересечения
графиков
и
а их
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Две параллельные касательные к графику функции пересекают оси координат: первая — в точках
и
, вторая — в точках
и
. Найти площадь треугольника
, если известно, что она в четыре раза меньше площади треүгольника
(
— центр
координат).
Подсказка 1
Пусть касательные касаются графика в точках х₁ и х₂. В условии сказано, что касательные пересекают оси координат, а решение задачи завязано на площадях полученных треугольников. Было бы здорово получить уравнения для нахождения площади каждой фигуры. Как мы можем это вывести?
Подсказка 2
Конечно, на координатной плоскости легко вычислить площадь треугольника, зная координаты его вершин. Их получим из уравнения касательных. Тогда можно легко найти формулы площадей и записать их отношение!
Подсказка 3
Далее вспомните про условие параллельности касательных. Что это нам даёт?
Подсказка 4
Конечно, коэффициенты при х равны! При этом не забывайте, что прямые разные, то есть х₁ и х₂ (точки касания) не равны.
Остаётся только составить систему из этого уравнения и отношения площадей и аккуратно всё посчитать
Пусть — точка касания, тогда
Точки пересечения с осями координат:
Тогда
Так же и для второй точки касания
Эти касательные параллельны, поэтому коэффициенты при должны быть равны, то есть
Если то точки совпадают, но у нас две разные прямые. Тогда
откуда
Тогда
Решая последнее квадратное относительно получаем, что
Тогда
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Про положительные числа и
известно, что
Какие значения может принимать произведение ? Укажите все возможные варианты и докажите, что других нет.
Заметим, что при каждом положительном функция
строго монотонно убывает на луче поскольку знаменатели всех дробей возрастают. Следовательно, функция
принимает
каждое значение не более одного раза. При этом нетрудно видеть, что:
откуда и заключаем, что
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Докажите утверждение: если – строго возрастающая функция, то множество решений уравнения
и
совпадают.
Для возрастающей функции выполнено: если , то
и если
, то
. Рассмотрим этим
равенства:
Чтобы доказать равносильность этих равенств, достаточно доказать
1) если – корень (1), то
– корень (2);
2) если — не корень (1), то он также не является корнем (2).
Из (1) равенства вытекает, что . Но так как по (1) верно
, то получаем
,
чтд.
Пусть — не корень уравнения (1), то есть
. Рассмотрим два случая.
. Тогда в в силу возрастания функции
получаем, что
, то есть
, следовательно,
— не корень и равенства (2).
. Тогда в в силу возрастания функции
получаем, что
, то есть
, следовательно,
— не корень и равенства (2).
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Многочлен
при всех значениях совпадает с функцией
Найдите сумму чисел .
Подставим в значения
:
Заметим, что искомая сумма равна
Так как при всех значениях
совпадает с
, то
Тогда