Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Найти все зна­че­ния па­ра­мет­ра  альфа левая круг­лая скоб­ка 0 мень­ше или равно альфа мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка , при каж­дом из ко­то­рых наи­мень­шее зна­че­ние функ­ции f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =3x в сте­пе­ни 4 плюс 4x в кубе левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус альфа минус синус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка минус 3x в квад­ра­те синус 2 альфа на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка минус синус альфа ; ко­си­нус альфа пра­вая квад­рат­ная скоб­ка при­ни­ма­ет наи­мень­шее зна­че­ние.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Наи­мень­шее зна­че­ние эта функ­ция при­ни­ма­ет либо в нулях про­из­вод­ной, либо в одном из кон­цов от­рез­ка. Най­дем про­из­вод­ную:

f' левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =12x в кубе плюс 12x в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус альфа минус синус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка минус 12x ко­си­нус альфа синус альфа =12x левая круг­лая скоб­ка x плюс ко­си­нус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x минус синус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка ,

по­это­му нули про­из­вод­ной равны 0, синус альфа , минус ко­си­нус альфа .

 

Если  альфа = 0, то про­из­вод­ная имеет вид f' левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =12x в кубе плюс 12x в квад­ра­те =12x в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , корни про­из­вод­ной суть числа 0 и −1. От­ре­зок  левая квад­рат­ная скоб­ка минус синус альфа ; ко­си­нус альфа пра­вая квад­рат­ная скоб­ка ста­но­вит­ся от­рез­ком [0; 1], на нем функ­ция f воз­рас­та­ет. Наи­мень­шее зна­че­ние до­сти­га­ет­ся на левой гра­ни­це от­рез­ка. (*)

Если 0 мень­ше альфа мень­ше дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби , то 0 мень­ше синус альфа мень­ше ко­си­нус альфа , а  минус ко­си­нус альфа не лежит на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка минус синус альфа ; ко­си­нус альфа пра­вая квад­рат­ная скоб­ка . В этом слу­чае имеем сле­ду­ю­щее рас­по­ло­же­ние зна­ков про­из­вод­ной:

 

Ин­тер­вал( минус синус альфа ; 0 пра­вая круг­лая скоб­ка  левая круг­лая скоб­ка 0; синус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка ( синус альфа ; ко­си­нус альфа )
знак f' левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка ++

 

Наи­мень­ше­го зна­че­ния функ­ция до­сти­га­ет либо на левой гра­ни­це от­рез­ка, либо в точке  синус альфа . (**)

Если  альфа = Пи /4, то про­из­вод­ная имеет вид f' левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =12x Пи левая круг­лая скоб­ка x плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та /2 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та /2 пра­вая круг­лая скоб­ка . От­ре­зок  левая квад­рат­ная скоб­ка минус синус альфа ; ко­си­нус альфа пра­вая квад­рат­ная скоб­ка ста­но­вит­ся от­рез­ком  левая квад­рат­ная скоб­ка минус ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та /2; ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та /2 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка ,на нем функ­ция лежит един­ствен­ный ко­рень про­из­вод­ной  — число 0. Это точка мак­си­му­ма, по­это­му наи­мень­шее зна­че­ние до­сти­га­ет­ся или на левой гра­ни­це от­рез­ка, или на пра­вой гра­ни­це. Эти зна­че­ния равны, будем счи­тать, что наи­мень­шее зна­че­ние до­сти­га­ет­ся на левой гра­ни­це (***).

Объ­еди­няя слу­чаи (*), (**) и (***) по­лу­ча­ем, что если  альфа при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка , то ее наи­мень­шее зна­че­ние равно наи­мень­ше­му из зна­че­ний f левая круг­лая скоб­ка минус синус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка и f левая круг­лая скоб­ка синус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка . Имеем:

f левая круг­лая скоб­ка минус синус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка =3 синус в сте­пе­ни 4 альфа минус 4 синус в кубе альфа левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус альфа минус синус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка минус 3 минус синус в квад­ра­те альфа синус 2 альфа = 7 синус в сте­пе­ни 4 альфа минус 10 синус в кубе альфа ко­си­нус альфа ,

f левая круг­лая скоб­ка синус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка =3 синус в сте­пе­ни 4 альфа плюс 4 синус в кубе альфа левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус альфа минус синус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка минус 3 синус в квад­ра­те альфа синус 2 альфа = минус синус в сте­пе­ни 4 альфа минус 2 синус в кубе альфа ко­си­нус альфа .

Рас­смот­рим раз­ность най­ден­ных зна­че­ний на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка :

f левая круг­лая скоб­ка минус синус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка минус f левая круг­лая скоб­ка синус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка =8 синус в сте­пе­ни 4 альфа минус 8 синус в кубе альфа ко­си­нус альфа = 8 синус в кубе альфа левая круг­лая скоб­ка синус альфа минус ко­си­нус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно 0.

По­это­му

\min левая круг­лая скоб­ка f левая круг­лая скоб­ка минус синус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка ,f левая круг­лая скоб­ка синус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка минус синус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка =7 синус в сте­пе­ни 4 альфа минус 10 синус в кубе альфа ко­си­нус альфа . левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка

Если  дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби мень­ше альфа мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , то  минус синус альфа мень­ше минус ко­си­нус альфа мень­ше 0 мень­ше или равно ко­си­нус альфа , а  синус альфа не лежит на ука­зан­ном от­рез­ке. Рас­суж­дая ана­ло­гич­но, на­хо­дим, что если  альфа при­над­ле­жит левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби ; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка , то функ­ция убы­ва­ет на  левая квад­рат­ная скоб­ка минус синус альфа ; минус ко­си­нус альфа пра­вая квад­рат­ная скоб­ка и на  левая квад­рат­ная скоб­ка 0; ко­си­нус альфа пра­вая квад­рат­ная скоб­ка . Про­ве­дя ана­ло­гич­ные вы­чис­ле­ния, можно по­лу­чить, что ее наи­мень­шее зна­че­ние равно

\min левая круг­лая скоб­ка f левая круг­лая скоб­ка минус ко­си­нус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка ,f левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка =f левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка =7 ко­си­нус в сте­пе­ни 4 альфа минус 10 ко­си­нус в кубе альфа синус альфа . левая круг­лая скоб­ка 2 пра­вая круг­лая скоб­ка

Оста­лось ис­сле­до­вать наи­мень­шие зна­че­ния (1) и (2) на со­от­вет­ству­ю­щих от­рез­ках и найти наи­мень­шее из них. Од­на­ко по­сколь­ку при за­ме­не  альфа \mapsto дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус альфа функ­ции пе­ре­хо­дят друг в друга, до­ста­точ­но будет ис­сле­до­вать одну из них. Иными сло­ва­ми, по­сколь­ку для всех α из от­рез­ка  левая квад­рат­ная скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка верно ра­вен­ство  фи левая круг­лая скоб­ка альфа пра­вая круг­лая скоб­ка = фи левая круг­лая скоб­ка Пи /2 минус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка , до­ста­точ­но найти наи­мень­шее зна­че­ние функ­ции  фи левая круг­лая скоб­ка альфа пра­вая круг­лая скоб­ка = 7 синус в сте­пе­ни 4 a минус 10 синус в кубе a ко­си­нус a на про­ме­жут­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби пра­вая квад­рат­ная скоб­ка .

Ис­сле­ду­ем про­из­вод­ную функ­ции на ин­тер­ва­ле  левая круг­лая скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка :

 фи ' левая круг­лая скоб­ка альфа пра­вая круг­лая скоб­ка = 28 синус в кубе альфа ко­си­нус альфа плюс 10 синус в сте­пе­ни 4 альфа минус 30 синус в квад­ра­те альфа ко­си­нус в квад­ра­те альфа =2 синус в квад­ра­те альфа ко­си­нус в квад­ра­те альфа левая круг­лая скоб­ка 5 тан­генс в квад­ра­те альфа плюс 14 тан­генс альфа минус 15 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Ре­ше­ни­я­ми урав­не­ния 5 тан­генс в квад­ра­те альфа плюс 14 тан­генс альфа минус 15=0 яв­ля­ют­ся числа  арк­тан­генс дробь: чис­ли­тель: минус 7 плюс 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 31, зна­ме­на­тель: конец ар­гу­мен­та конец дроби 5 плюс Пи n и  дробь: чис­ли­тель: минус 7 минус 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 31, зна­ме­на­тель: конец ар­гу­мен­та конец дроби 5 плюс Пи n, n при­над­ле­жит Z . На ин­тер­ва­ле  левая круг­лая скоб­ка 0; дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка зна­че­ния тан­ген­са по­ло­жи­тель­ны и мень­ше 1, по­это­му в него вхо­дит толь­ко ко­рень  альфа _0= арк­тан­генс дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 31, зна­ме­на­тель: минус конец дроби 7 конец ар­гу­мен­та 5.

На ин­тер­ва­ле  левая круг­лая скоб­ка 0; альфа _0 пра­вая круг­лая скоб­ка про­из­вод­ная  фи ' левая круг­лая скоб­ка альфа пра­вая круг­лая скоб­ка от­ри­ца­тель­на, на ин­тер­ва­ле  левая круг­лая скоб­ка альфа _0; Пи /4 пра­вая круг­лая скоб­ка по­ло­жи­тель­на. Сле­до­ва­тель­но, функ­ция  фи левая круг­лая скоб­ка альфа пра­вая круг­лая скоб­ка убы­ва­ет на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка 0; альфа _0 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка и воз­рас­та­ет на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка альфа _0; Пи /4 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка . По­это­му наи­мень­шее зна­че­ние  фи левая круг­лая скоб­ка альфа пра­вая круг­лая скоб­ка на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка альфа _0; Пи /4 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка до­сти­га­ет­ся в точке  альфа _0. Такое же наи­мень­шее зна­че­ние  фи левая круг­лая скоб­ка альфа пра­вая круг­лая скоб­ка при­ни­ма­ет и в точке  дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус альфа _0, при­над­ле­жа­щей от­рез­ку  левая квад­рат­ная скоб­ка Пи /4; Пи /2 пра­вая квад­рат­ная скоб­ка .

Итак, наи­мень­шее зна­че­ние до­сти­га­ет­ся в точ­ках  арк­тан­генс дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 31, зна­ме­на­тель: минус конец дроби 7 конец ар­гу­мен­та 5 и  дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус арк­тан­генс дробь: чис­ли­тель: 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 31, зна­ме­на­тель: минус конец дроби 7 конец ар­гу­мен­та 5.

 

При­ме­ча­ние РЕШУ ЕГЭ.

Это за­да­ние из всту­пи­тель­но­го эк­за­ме­на в Мос­ков­ский го­су­дар­ствен­ный уни­вер­си­тет не­сколь­ко слож­нее дру­гих.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Обос­но­ван­но по­лу­чен пра­виль­ный ответ.4
С по­мо­щью вер­но­го рас­суж­де­ния по­лу­че­но мно­же­ство зна­че­ний a, от­ли­ча­ю­ще­е­ся от ис­ко­мо­го ко­неч­ным чис­лом точек.3
С по­мо­щью вер­но­го рас­суж­де­ния по­лу­че­ны все гра­нич­ные точки ис­ко­мо­го мно­же­ства зна­че­ний a.2
Верно най­де­на хотя бы одна гра­нич­ная точка ис­ко­мо­го мно­же­ства зна­че­ний a.

ИЛИ

Уста­нов­ле­но, что ис­ход­ное урав­не­ние при всех зна­че­ни­ях a имеет един­ствен­ное ре­ше­ние.

1
Ре­ше­ние не со­от­вет­ству­ет ни од­но­му из кри­те­ри­ев, пе­ре­чис­лен­ных выше.0
Источник: А. Ларин: Тре­ни­ро­воч­ный ва­ри­ант № 24
Классификатор алгебры: Функ­ции, за­ви­ся­щие от па­ра­мет­ра
Методы алгебры: Ис­поль­зо­ва­ние кос­вен­ных ме­то­дов, Ис­поль­зо­ва­ние про­из­вод­ной для на­хож­де­ния наи­боль­ше­го и наи­мень­ше­го зна­че­ния, Ис­поль­зо­ва­ние сим­мет­рий, оце­нок, мо­но­тон­но­сти