Тема . Иннополис - задания по годам

Иннополис 2020

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела иннополис - задания по годам
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#124049

Нынешний год — високосный, то есть 29  февраля 2020  г. (29.02.20)  — реальная календарная дата. Сколько (вещественных) корней (и какой кратности) имеет уравнение  3    2
x +29x +  2x +20= 0?

Источники: Иннополис - 2020, 11.4 (см. lk-dovuz.innopolis.university)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Рассмотрим функцию f(x) = x³ + 29x² + 2x + 20. Давайте начнем с того, имеет ли она хотя бы 1 корень.

Подсказка 2

Это кубическая функция с положительным коэффициентом при старшей степени. Если взять какой-то достаточно малый x, значение будет отрицательным, аналогично можно получить и положительное значение. Следовательно, функция хотя бы 1 раз пересекает ось OX и имеет 1 корень. Как, исходя из этого, можно доказать наличие других корней?

Подсказка 3

Если она в каком-то месте перегнется, то, возможно, вновь пересечет ось OX и будет новый корень. Посмотрите на производную этой функции.

Подсказка 4

f'(x) = 3x² + 58x + 2. x₁¸₂ = ( -29 ± √835 ) / 3. Это точки перегиба функции. Попробуйте посмотреть, какие значения f принимает в них. Заметьте, что для упрощения вычислений в f можно выделить производную (в точках x₁ и x₂ она равна нулю).

Подсказка 5

У вас получится x₂ < x₁, f(x₁) > 0, f(x₂) > 0. Разделите прямую на 3 части точками x₁ и x₂ и поймите, возрастает/убывает ли там функция, какие значения принимает (положительные/отрицательные).

Показать ответ и решение

Рассмотрим функцию f(x)=x3+ 29x2+2x+ 20.  Это кубическая функция с положительным коэффициентом при старшей степени, то есть при очень маленьких значениях аргумента(например, при       5
x =− 10  ) функия будет отрицательной, а при очень больших значениях аргумента — положительной. Таким образом, функция имеет хотя бы один корень. Осталось проверить, есть ли ещё корни. Рассмотрим производную:

 ′     2
f(x)=3x + 58x+2

Найдём её корни: дискриминант квадратного уравнения 3x2+ 58x +2= 0  равен D = 582 − 4⋅6= 4(292− 6)= 4⋅835,  откуда √ --  √---
  D= 2 835.  Тогда корни равны     −58+ 2√835  −29+ √835
x1 =----6-----= ----3----  и     −29− √835
x2 =----3----.

Теперь посчитаем значение f(x)  в точках x1  и x2.  В этих точках производная равна нулю, поэтому попробуем выделить её для упрощения вычислений:

                      (      ) (         )  (           )
f(x) =x3+ 29x2 +2x+ 20=  1x+ 29  3x2+ 58x +2 +  − 1670x+ 122
                       3    9                   9     9

Получается,

                         (         )
        1670    122    1670 −29+ √835   122
f(x1)=− -9-x1+ -9-= − ------27------+ -9-

Заметим, что 835< 841= 292,  откуда      √---
− 29+ 835  — отрицательное число, которое при умножении на отрицательное  1670
−-27-  становится положительным. Таким образом, f(x1)  — это сумма двух положительных чисел, то есть f(x1)>0.  Теперь подставим x2 :

       1670    122-
f(x2)= − 9  x2+ 9

Так как     −29− √835
x2 =----3----,  то x2 < 0.  Отсюда, аналогично рассуждениям про f(x1),  получаем f(x2)> 0.

Итак, x2 < x1  и f(x1)> 0,f(x2)> 0.  Получается, что f(x)  возрастает на промежутке (−∞;x2].  При этом функция отрицательна на очень маленьких значениях из этого промежутка и положительна в точке x2,  откуда функция равна нулю на какой-то точке этого промежутка. Далее, функция убывает на [x2;x1],  при этом она положительна в этих точках, а, значит, положительна и на всём этом промежутке. Наконец, f(x)  возрастает на [x1;+∞ ),  то есть для любого x> x1  выполняется, что f(x0)> f(x1)> 0,  откуда на этом промежутке функция так же положительна.

Таким образом, уравнение x3+ 29x2+ 2x+ 20 =0  имеет ровно один вещественный корень.

Ответ:

Не более одного вещественного корня

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!