Книга для учителя МЦНМО 2003


 Назад  | Оглавление | § 2 

Глава 1. Вычисления. Преобразование выражений
§ 1. Степень с натуральным, целым, рациональным показателем
Окончание



1.1.D09

а) Найдите все значения, которые может принимать выражение x2-2xy+9y2+10x+y-2 при произвольных значениях x и y.

Решение. Обозначим выражение через p и рассмотрим его как квадратичную функцию z (x) относительно x при постоянном y.

Приведем многочлен p к стандартному виду относительно xz (x)=x2+2(5-y)x+9y2+y-2.

Наименьшее значение z (x) равно
-  D

4

, где D — дискриминант z (x).

Находим 
 D

4
=(5-y)2-(9y2+y-2)=-8y2-11y+27

.

Следовательно, находим 
min
z (x)=8y2+11y-27

.

Применив тот же метод, найдем наименьшее значение полученного трехчлена. Это значение равно 
 985

32

.

Следовательно, многочлен p принимает все значения из промежутка 
й
л
-  985

32
;+Ґ ц
ш

.

Ответ:


й
л
-  985

32
;+Ґ ц
ш

.


1.1.D10

а) Найдите все значения, которые может принимать выражение x2+y2, если x-y=-1.

Решение. Выразим x из равенства x-y=-1: x=-1+y.

Подставим полученное выражение в многочлен x2+y2. Получим z (y)=(-1+y)2+y2=2y2-2y+1.

Наименьшее значение этого многочлена равно 
 1

2

при
y=  -(-2)

2·2
=  1

2

.

Многочлен x2+y2 принимает все значения из промежутка 
й
л
 1

2
;+Ґ ц
ш

.

Ответ:


й
л
 1

2
;+Ґ ц
ш

.


1.1.D12

б) Дана функция
f (x)=ax5+bx4+cx3+dx2+kx+m,
где коэффициенты abcdkm могут принимать значения 0;1;2. Найдите значения abcdkm, для которых f (3)=257.

Решение. Требуется записать число 257 в виде
a·35+b·34+c·33+d·32+k·3+m.

Задачу можно решить перебором, начиная с коэффициента a.

Искомые числа: a=1; b=0; c=0; d=1; k=1; m=2.

Ответ:

a=1; b=0; c=0; d=1; k=1; m=2.


1.2.D01

б) Может ли значение функции
f (x)=  x3

x-3
+  x2

x-1
-  27

x-3
-  1

x-1
,
заданной на множестве (-Ґ;-3], быть равным 5? Найдите все значения, которые может принимать данная функция на указанном промежутке.

Решение. При x Ј -3 знаменатели дробей не обращаются в нуль. Поэтому 
f (x)=  x3

x-3
+  x2

x-1
-  27

x-3
-  1

x-1
=  x3-27

x-3
+  x2-1

x-1
=x2+3x+9+x+1=x2+4x+8

.

Функция f (x)=x2+4x+8 убывает при x О (-Ґ;-2] и возрастает при x О [-2;+Ґ).

Следовательно, на указанном промежутке
min
f (x)=f (-3)=5

.

Данная функция принимает все значения из промежутка [5;+Ґ).

Значение 5 принадлежит найденному промежутку.

Ответ

: Функция принимает значение 5. Множество значений функции — промежуток [5;+Ґ).

Cледующая задача сводится, по-существу, к определению области значений дробно-рациональной функции
y =  ax2 + bx + c

px2 + qx +d
    (1),
где a2 + p2 0 (неравенство a2 + p2 0 означает лишь то, что хотя бы один из коэффициентов при старшей степени переменной отличен от нуля). Заметим, что иногда такие функции называют дробно-квадратическими. Прежде чем рассмотреть решение задачи, сделаем несколько общих замечаний. Область значений такой функции можно найти без применения производной. Для этого равенство (1) записывают в виде квадратного уравнения относительно переменной x с параметром y, после чего исследуют дискриминант этого уравнения, который является квадратичной функцией параметра y. Условия, при которых дискриминант неотрицателен, и задают искомую область значений.


1.2.D06

а) Может ли значение функции 
f (x)=  x2+10x+61

x+5

быть равным 5? Найдите все значения, которые может принимать данная функция.

Решение. Составим уравнение 
 x2+10x+61

x+5
=y

и ответим на вопрос: при каких значениях y это уравнение имеет решение?

Полученное уравнение равносильно уравнению
x2+10x+61=y(x+5)Ы x2+(10-y)x+61-5y=0.

Найдем дискриминант: D=(10-y)2-4(61-5y)=100-20y+y2-44+20y=y2-144.

Уравнение имеет решение, если y2-144 і 0, откуда
й
к
к
к
л
y і 12,
y Ј -12.

Следовательно, данная функция принимает все значения из множества (-Ґ;-12]И[12;+Ґ).

Значение данной функции не может быть равным 5.

Ответ:

Значение данной функции не может быть равным 5. Множество значений функции — (-Ґ;-12]И[12;+Ґ).


1.2.D11

б) Точка (x;y) не лежит на прямой x-y=0. Может ли значение выражения 
 x2+xy+4y2

(x-y)2

быть равным 1? Найдите все значения, которые может принимать данное выражение.

Решение. Составим уравнение 
 x2+xy+4y2

(x-y)2
=a

и найдем значения параметра a, при которых это уравнение имеет решение.

Учитывая данное условие, находим, что полученное уравнение равносильно уравнению x2+xy+4y2=a(x-y)2, откуда (a-1)x2-(2a+1)xy+(a-4)y2=0.

Если a=1, то уравнение принимает вид
-3xy-3y2=0Ы й
к
к
к
л
y=0,
x=-y.

Следовательно, при a=1 уравнение имеет решения.

Пусть a 1. Если y=0, то из уравнения следует, что x=0. Но это невозможно в силу условия x-y 0. Следовательно, y 0.

Разделим обе части уравнения на y2. Получим
(a-1) ж
и
 x

y
ц
ш
2
 
-(2a+1)·  x

y
+a-4=0.

Сделаем замену переменной. Пусть 
z=  x

y

. Получаем квадратное уравнение (a-1)z2-(2a+1)z+a-4=0.

Найдем дискриминант: D=(2a+1)2-4(a-4)(a-1)=24a-15.

Уравнение имеет решение, если 24a-15 і 0, откуда
a і  5

8

.

Найдем теперь значения a, при которых решение (x;y) удовлетворяет равенству x-y=0. При этом условии z=1. Подставим это значение в уравнение: (a-1)(-1)2-2a-1+a-4=0 Ы a-1-2a-1+a-4=0 Ы -6=0.

Полученное равенство неверно. Следовательно, при всех
a і  5

8

решение (x;y) удовлетворяет условию x-y 0.

Данное выражение принимает все значения из множества 
й
л
 5

8
;+Ґ ц
ш

.

Значение данного выражения может быть равным 1.

Ответ:

Значение данного выражения может быть равным 1. Множество значений выражения: 
й
л
 5

8
;+Ґ ц
ш

.


1.3.D08

а) Дана функция
p (x)=  (x-1)-1/2-9

(x-1)-1/2+3(x-1)-1/4
-(x-1)1/4.
Может ли p (x) принимать значение, равное -2? Найдите все значения, которые может принимать данная функция.

Решение. Упростим выражение
 (x-1)-1/2-9

(x-1)-1/2+3(x-1)-1/4
-(x-1)1/4.

Сделаем замену переменной. Пусть y=(x-1)-1/4. Тогда выражение принимает вид 
 y2-9

y2+3y
-  1

y
=  (y-3)(y+3)

y(y+3)
-  1

y

.

Функция p (x) определена при x-1 > 0. При этом y > 0. Следовательно, при всех допустимых значениях аргумента 
 (y-3)(y+3)

y(y+3)
-  1

y
=  y-3

y
-  1

y
=1-  4

y

.

Поскольку
1-  4

y
< 1

при y > 0, множество значений данной функции — луч (-Ґ;1). Функция p (x) принимает значение -2.

Ответ:

Функция p (x) принимает указанное значение. Множество значений функции: (-Ґ;1).


1.3.D12

б) Упростите выражение f (1-x)+f (1+x), если -3 < x < 1 и 
f (x)=  (x+3)0,5+(5-x)0,5

(x+3)0,5-(5-x)0,5
+  (x+3)0,5-(5-x)0,5

(x+3)0,5+(5-x)0,5

.

Решение. Найдем область определения функции f(x):
м
п
п
н
п
п
о
x+3 > 0,
5-x > 0,
x+3 5-x,
Ы м
п
н
п
о
-3 < x < 5,
x 1.

Все числа промежутка -3 < x < 1 удовлетворяют полученной системе.

Упростим выражение 
 (x+3)0,5+(5-x)0,5

(x+3)0,5-(5-x)0,5
+  (x+3)0,5-(5-x)0,5

(x+3)0,5+(5-x)0,5
=

Ц

x+3
+
Ц

5-x


Ц

x+3
-
Ц

5-x
+

Ц

x+3
-
Ц

5-x


Ц

x+3
+
Ц

5-x
=
ж
и

Ц
 

x+3
 
+
Ц
 

5-x
 
ц
ш
2
 
+ ж
и

Ц
 

x+3
 
-
Ц
 

5-x
 
ц
ш
2
 

ж
и

Ц
 

x+3
 
+
Ц
 

5-x
 
ц
ш
ж
и

Ц
 

x+3
 
-
Ц
 

5-x
 
ц
ш
=
x+3+2
Ц
 

x+3
 

Ц
 

5-x
 
(+(5-x)+x+3)-2
Ц
 

x+3
 

Ц
 

5-x
 
+5-x

x+3-(5-x)
=  16

2x-2
=  8

x-1

.

Следовательно, 
f (x)=  8

x-1

для всех x О (-3;1);


f (1-x)=  8

(1-x)-1
=-  8

x

;


f (1+x)=  8

(1+x)-1
=  8

x

.

Поэтому f (1-x)+f (1-x)=0.

Ответ:

0.

 Назад  |  Оглавление  |  § 2 

Copyright © 2003 МЦНМО Интернет версия Замечания, исправления и пожелания: exam@mioo.ru.
Заказ книги: biblio@mccme.ru.
Rambler's Top100