Логарифмические, показательные, рациональные неравенства на Ломоносове
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите неравенство
В ответ запишите сумму всех целых значений функции где
— решение неравенства.
Источники:
Подсказка 1
Нам никак не избежать нахождения х₀, значит, придётся решать неравенство. Замена просится сразу, но что же делать дальше? Если простые пути не ищутся, можно попробовать решить "в лоб" равносильными переходами!
Подсказка 2
Запишем ограничения для переменной после замены, посмотрев на внутренний корень. Заметим, что в одном из полученных интервалов всё однозначно и просто: мы возводим в квадрат, приводим подобные, потом ещё раз внимательно проверяем все ограничения, и кусочек ответа готов!
Подсказка 3
Со второй частью посложнее. Тут придётся разобраться с большим подкоренным выражением. Как это неравенство привести к неравенству четвёртой степени понять не слишком сложно, но вот как его решить?
Подсказка 4
С одной стороны, напрашивается замена, с другой, можно просто сделать красивую группировку, представив наш многочлен в виде суммы двух неотрицательных выражений. Осталось лишь провести обратную замену и понять, какие значения принимает f(x) на полученном промежутке!
Решение:
Сделаем замену переменных Получим:
Из условия следует, что
и
Если
то можно возвести в квадрат
Из ограничений на правую часть неравенства следует, что Значит может подойти только
Проверка:
Если то неравенство будет выполняться всегда, при условии
Выражение в первых скобках неотрицательно при условии Выражение во вторых скобках положительно при
всех отрицательных
То есть, неравенство выполняется для всех значений переменной из промежутка
Таким
образом,
Рассмотрим функцию При
функция принимает значения с промежутка
Если
то
Итак, искомая сумма равна
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите минимальное значение выражения при
Источники:
Подсказка 1
С одной стороны, хочется убрать везде 2 (что мы и сделаем), с другой — вдруг это поможет дальше?
Подсказка 2
Пока попробуем разделить почленно на знаменатель. Надо найти минимальное значение — намек на применение известных неравенств.
Подсказка 3
Попробуйте применить неравенство о средних для некоторых двух слагаемых.
Подсказка 4
bc/2a + ac/2b ≥ c. Аналогично сделаем еще дважды и получим оценку. Осталось понять, когда достигается равенство.
Преобразуем выражение
Теперь применим неравенство о средних
Такое же неравенство напишем для других пар дробей, и получим
Получили оценку на осталось привести значение при которых оценка достигается, подойдёт любая тройка
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите все такие наборы чисел , что
и при всех
выполнено равенство
Подсказка 1
Хм, выражение слева от знака равенства очень напоминает квадрат разности. Действительно, так оно и есть! Давайте часть логарифмов перенесём в другую сторону, добавим к обоим частям уравнения кое-что и получим настоящий квадрат разности!
Подсказка 2
Теперь внимательно посмотрим на получившуюся формулу. Действительно, квадрат суммы всегда неотрицателен, значит все логарифмы в последовательности по модулю ≥ 3. Нетрудно доказать, что если хотя бы один из логарифмов равен 3, то все остальные тоже равны 3, аналогично если хотя бы 1 равен -3, то все другие тоже равны -3.
Подсказка 3
Но что же делать, если какой-то логарифм строго больше 3. Как-то сложно разбираться с таким случаем. Давайте попробуем доказать, что такого не бывает. Для этого представим, что какой-то логарифм строго больше 3 и выпишем цепочку неравенств, которая из этого следует.
Можно переписать данное уравнение так:
Отсюда следует, что для любого
от 1 до
и так как
, то
верно для любого
. Заметим,
что если
для некоторого
, то
,
и т. д. и тогда для любого
верно
. Аналогично, если
для некоторого
, то тогда для любого
верно
. Далее будем считать, что
.
Предположим, что для некоторого верно, что
. Тогда из равенства
следует,
что
и
. Отсюда следует, что
положительное и
больше 3. Аналогично, из этого следует, что
,
положительное и больше 3 и т. д. Но
тогда
Аналогично, в случае когда для некоторого верно, что
, то для последующих
будет последовательно
устанавливаться, что
,
отрицательное и меньше -3.
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
Решите неравенство
Подсказка 1
Очень хорошим действием было бы найти область определения. Тогда, когда мы будем работать с аргументами логарифмов, мы сможем сразу учесть их знак.
Подсказка 2
Да, (х-4)² после вынесения степени преобразуется в 4-х, (3-х)³ - в 3-х. Теперь вспомним, что на ОДЗ log_a(b) имеет такой же знак, что и выражение (a-1)(b-1). Сделаем так с двумя логарифмами.
Подсказка 3
Правильно располагаем корни на числовой прямой при решении методом интервалов и не забываем про ОДЗ.
Перепишем неравенство
Отсюда ОДЗ: . То есть
и
.
Здесь , потому можно преобразовать неравенство
Применим метод рационализации, выражение слева можно заменить на
Осталось упорядочить корни, учесть, что и заключить
. Здесь
исключаются,
поскольку не входят в ОДЗ.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите неравенство
Источники:
Подсказка 1
Аргументы логарифмов очень похожи между собой. Быть может, есть смысл преобразовать выражение так, чтобы из всего разнообразия аргументов у нас осталось только 2 различных?
Подсказка 2
Преобразуйте неравенство так, чтобы из логарифмов остались лишь те, что с аргументами 5 + 2/x и x^2.
Подсказка 3
Выходит, что у нас произведение скобок больше 0...разберем случаи! Одна из скобок выглядит проще, поэтому разберем случаи ее знаков)
Подсказка 4
Разберите случаи x < -2/5 и x > 0. Обратите внимание, что ОДЗ помогает отсечь некоторые промежутки!
ОДЗ :
Сделаем преобразования:
Используя ограничение из ОДЗ, имеем два случая:
1) При
где причем
2) При
Объединяя промежутки, получаем:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите неравенство
Подсказка 1
Можно было бы просто возвести обе части в квадрат, но не стоит забывать про ОДЗ. Не очень хочется долго считать возможные значения для каждого корня. Как можно покороче всё раскрыть?
Подсказка 2
Верно, мы можем просто записать условие, что меньшая из частей неравенства неотрицательна, получая цепочку неравенств. Решая её и пересекая значения, мы и найдём правильный ответ
Обе части неравенства неотрицательны, поэтому спокойно возводим в квадрат, не забыв про ОДЗ
Заметим, что все решения неравенства, удовлетворяющие , будут удовлетворять и
, поэтому решать
отдельно второе неравенство и находить в явном виде ОДЗ избыточно.
Получаем:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите неравенство
Источники:
Подсказка 1
Что интересного можно заметить про основания наших выражений? По свойствам степеней в правой части возведём (√2 + √3) сначала в -1 степень, а потом уже во всё что остаётся.
Подсказка 2
Если верно преобразовать основание в правой части, то перед нами теперь сравнение показательных функций с одинаковыми основаниями. А как мы обычно работаем с такими неравенствами?
Подсказка 3
Как наши основания сравниваются с единичкой: больше они или меньше? В связи с этим, сохраняется ли знак сравнения для показателей степени.
Подсказка 4
Заметим, что новые основания степеней взаимно обратны по свойствам логарифма. А значит мы можем провернуть тот же фокус, что делали с исходным неравенством: в левой части вынесем из показателя степени минус и возведём log₂3 сначала в -1 степень.
Подсказка 5
Снова оценим основания и перейдём к сравнению показателей. Осталось решить обычное квадратное неравенство и задачка убита!
По формуле разности квадратов . Поэтому неравенство эквивалентно
Так как основание степени слева и справа одинаковое и меньше единицы (ведь то неравенство
равносильно
Остаётся провернуть тот же фокус, используя . Получим
Так как
В итоге по методу интервалов
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите неравенство
Подсказка 1
Сразу запишем ОДЗ:) Какое преобразование сделаем, чтобы избавиться от дробей?
Подсказка 2
Домножим обе части неравенства на корень из произведения! Какие два случая хочется разобрать?
Подсказка 3
Если разность корней отрицательна, то всё хорошо. А как будем решать, если обе части неравенства получились положительными?
Подсказка 4
Возведем обе части в квадрат!
Подсказка 5
Отлично, получилось квадратное уравнение относительно корня из произведения. Осталось решить, сделать обратную замену и не забыть про ОДЗ ;)
Запишем ОДЗ: Домножим обе части на положительное
и получим
Левая часть не положительна при
Значит, при неравенство выполнено. Если же
то обе части полученного неравенства положительны, то есть
его можно возвести в квадрат:
Делаем замену и получаем
Заметим, что поэтому берем второй луч и делаем обратную замену:
Пересекаем с нашим случаем
В итоге получаем, что
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите неравенство
Источники:
Подсказка 1
Приведите неравенство в виду a/b ≥ 0.
Подсказка 2
Получили в числителе разность 2 корней, а можно ли сделать данное выражение более приятным?
Подсказка 3
Вспомните формулу разности квадратов.
Ограничения:
Рассмотрим неравенство вида . Домножим обе части на
Этот переход действительно равносильный, так
как
— решение.
Тогда на ОДЗ получившееся неравенство равносильно
Пересекая с получаем ответ.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите неравенство
Подсказка 1
Во-первых, запишем ОДЗ: x ≥ -1. Видим модуль. Как мы обычно справляемся с модулями?
Подсказка 2
Верно! Рассматриваем случаи. Случай -1 ≤ x ≤ 2 достаточно интересный. Возводить в квадрат — так себе идея. Что же можно сделать ещё?
Подсказка 3
Запомните идею: если одна функция возрастает на промежутке, а другая убывает, то на этом промежутке у них не более одного пересечения. Как применить, поймите самостоятельно.
Подсказка 4
Теперь второй случай x ≥ 2. Ну здесь всё совсем просто, достаточно понять знаки выражений. Успехов!
ОДЗ: Рассмотрим два случая раскрытия модуля:
В первом случае
На данном промежутке слева возрастающая функция, а справа — убывающая. Равенство достигается при поэтому неравенство
выполняется при
Во втором случае
При выражение справа отрицательное, а слева положительное, поэтому решений у неравенства нет.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите неравенство
Источники:
Подсказка 1
Мы видим наше неравенство, которое нам сходу не решить, поскольку здесь степени и некоторые из них не со знаком умножения. Поэтому надо сделать замену. На что мы можем заменить, если в показателях степени у нас х всегда с коэффициентом ±1?
Подсказка 2
Мы можем сделать замену t = 2^x. Тогда в обеих частях получается некоторая дробь, в числителе и знаменателе которой многочлен. Значит мы можем решать это как обычно, получим подходящие промежутки, после чего нам надо будет заключить 2^x на них и получить ответ!
После замены получаем неравенство
которое эквивалентно
По методу интервалов получаем
При обратной замене получаем
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите неравенство
Источники:
Подсказка 1
Выпишите ОДЗ.
Подсказка 2
Получим, что x ≠ 0. Значит, можем на него делить.
Подсказка 3
Раскройте модуль.
Выпишем ОДЗ этого неравенства:
Заметим, что является решением неравенства. Значит, далее можно считать, что
Рассмотрим два случая:
- 1.
-
Раскроем модуль, разделим обе части на положительное число
Тогда с учетом ОДЗ в этом случае
- 2.
-
Раскроем модуль, разделим обе части на отрицательное число
Тогда с учетом ОДЗ в этом случае получаем, что Объединяя все решения в итоге получим, что