Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д8 C1 № 509513
i

Дано урав­не­ние \log _100 левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус 2x плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка плюс \log _ дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 100 конец дроби левая круг­лая скоб­ка синус x плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка =0.

а)  Ре­ши­те урав­не­ние.

б)  Ука­жи­те корни этого урав­не­ния, при­над­ле­жа­щие от­рез­ку  левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ;2 Пи пра­вая квад­рат­ная скоб­ка .

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

а)  По­сле­до­ва­тель­но по­лу­ча­ем:

\log _100 левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус 2x плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка плюс \log _ дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 100 конец дроби левая круг­лая скоб­ка синус x плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка =0 \Rightarrow

\Rightarrow ко­си­нус 2x плюс ко­си­нус x дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = синус x плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби рав­но­силь­но ко­си­нус 2x= синус x рав­но­силь­но
 рав­но­силь­но 1 минус 2 синус в квад­ра­те x минус синус x=0 рав­но­силь­но 2 синус в квад­ра­те x плюс синус x минус 1=0 рав­но­силь­но

 рав­но­силь­но синус x= дробь: чис­ли­тель: минус 1\pm ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 1 плюс 8 конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: 4 конец дроби рав­но­силь­но синус x= дробь: чис­ли­тель: минус 1\pm 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби рав­но­силь­но со­во­куп­ность вы­ра­же­ний  новая стро­ка синус x= минус 1 , новая стро­ка синус x= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . конец со­во­куп­но­сти .

По­ка­жем, что ре­ше­ния урав­не­ния  синус x= минус 1 не удо­вле­тво­ря­ют ис­ход­но­му урав­не­нию, в ко­то­ром долж­но вы­пол­нять­ся усло­вие:  синус x плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби боль­ше 0.

Если  синус x= минус 1, то  минус 1 плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби боль­ше 0  рав­но­силь­но  ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби боль­ше 1, что не вы­пол­ни­мо ни при каких зна­че­ни­ях x.

«Пре­тен­ден­та­ми» на ре­ше­ния за­дан­но­го урав­не­ния оста­ют­ся числа вида:  дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс 2 Пи n,n при­над­ле­жит Z и  дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс 2 Пи n,n при­над­ле­жит Z. Про­ве­рим их при­год­ность для ис­ход­но­го урав­не­ния по­оче­ред­но, ру­ко­вод­ству­ясь тем, что ло­га­рифм по до­пу­сти­мо­му ос­но­ва­нию су­ще­ству­ет лишь для по­ло­жи­тель­ных чисел.

1 пра­вая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс 2 Пи n,n при­над­ле­жит Z

За­ме­тим, что наи­мень­ший по­ло­жи­тель­ный пе­ри­од функ­ции f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = синус x плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби есть число 4 Пи k,k при­над­ле­жит Z (как наи­мень­шее общее крат­ное по­ло­жи­тель­ных пе­ри­о­дов сла­га­е­мых функ­ций: для функ­ции y_1= синус x  — это 2 Пи , для функ­ции y_2= ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби   — число 4 Пи ). Сле­до­ва­тель­но, в до­пол­ни­тель­ной про­вер­ке нуж­да­ют­ся ре­ше­ния, со­от­вет­ству­ю­щие чет­ным и не­чет­ным зна­че­ни­ям n.

Если n=0, то x= дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби , дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби . Ясно, что  синус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби боль­ше 0.

Если n=1, то x= дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби , дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби .

 синус дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 13 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка Пи плюс дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби .

Но  ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби боль­ше дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ,  синус x плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби мень­ше 0. Сле­до­ва­тель­но, при не­чет­ных n числа вида  дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс 2 Пи n,n при­над­ле­жит Z не могут быть ре­ше­ни­я­ми ис­ход­но­го урав­не­ния.

От­сю­да и вы­во­ды:

  — ре­ше­ния урав­не­ния-след­ствия, пред­став­ля­е­мые чис­ла­ми вида  дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс 2 Пи n,n при­над­ле­жит Z, лишь при чет­ных зна­че­ни­ях n=2k, могут быть ре­ше­ни­я­ми ис­ход­но­го урав­не­ния;

  — по­сколь­ку наи­мень­ший по­ло­жи­тель­ный пе­ри­од функ­ции g левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = ко­си­нус 2x плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби также равен 4 Пи k, а серия кор­ней  дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс 2 Пи n,n при­над­ле­жит Z по­лу­че­на из ра­вен­ства  ко­си­нус 2x плюс ко­си­нус x дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = синус x плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , то при зна­че­ни­ях x= дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс 4 Пи k,k при­над­ле­жит Z также будет обес­пе­че­но вы­пол­не­ние усло­вия  ко­си­нус 2x плюс ко­си­нус x дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби боль­ше 0.

2 пра­вая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс 2 Пи n,n при­над­ле­жит Z

Ис­сле­до­ва­ние этой серии кор­ней про­во­дит­ся ана­ло­гич­но с тем, как это было сде­ла­но для серии кор­ней  дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс 2 Пи n,n при­над­ле­жит Z. Од­на­ко при этом все ре­ше­ния урав­не­ния-след­ствия ока­жут­ся под­хо­дя­щи­ми и для ис­ход­но­го урав­не­ния. До­ка­жем это.

Если n=0, то x= дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби , дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби ; синус дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби боль­ше 0.

Если n=1, то x= дробь: чис­ли­тель: 17 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби , дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 17 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби .

 синус дробь: чис­ли­тель: 17 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 17 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка Пи плюс дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби .

 ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби = ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = синус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби .

А  синус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби мень­ше синус дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . Т. е.  синус дробь: чис­ли­тель: 17 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: 17 Пи , зна­ме­на­тель: 12 конец дроби боль­ше 0.

 

б)  Не­труд­но за­ме­тить, что на от­рез­ке  левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби ;2 Пи пра­вая квад­рат­ная скоб­ка лежит един­ствен­ный ко­рень  дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби .

За­ме­ча­ния:

1.  Сим­вол \Rightarrow в за­пи­си «\log _100 левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус 2x плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка плюс \log _ дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 100 конец дроби левая круг­лая скоб­ка синус x плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка =0 \Rightarrow ко­си­нус 2x плюс ко­си­нус x дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = синус x плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби » озна­ча­ет, что урав­не­ние  ко­си­нус 2x плюс ко­си­нус x дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = синус x плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби яв­ля­ет­ся след­стви­ем урав­не­ния \log _100 левая круг­лая скоб­ка ко­си­нус 2x плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка плюс \log _ дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 100 конец дроби левая круг­лая скоб­ка синус x плюс ко­си­нус дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка =0, у ко­то­ро­го мно­же­ство ре­ше­ний, быть может, шире, не­же­ли у урав­не­ния  — по­сыл­ки; рас­ши­ре­ние мно­же­ства ре­ше­ний в нашем слу­чае могло про­изой­ти толь­ко за счет рас­ши­ре­ния мно­же­ства зна­че­ний пе­ре­мен­ной, на ко­то­ром оно (урав­не­ние) может рас­смат­ри­вать­ся. По­то­му по­тре­бо­ва­лась про­вер­ка при­год­но­сти най­ден­ных ре­ше­ний и от­се­и­ва­ние по­сто­рон­них.

2.  Пред­ло­же­ние ««Пре­тен­ден­та­ми» на ре­ше­ния за­дан­но­го урав­не­ния оста­ют­ся числа вида:  дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс 2 Пи n,n при­над­ле­жит Z и  дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс 2 Пи n,n при­над­ле­жит Z. » не сле­ду­ет рас­смат­ри­вать как не­кор­рект­ность при­ме­не­ния союза «и». В кон­тек­сте при­ве­ден­но­го пред­ло­же­ния союз «и» иг­ра­ет всего лишь роль союза, при­ме­ня­е­мо­го между од­но­род­ны­ми чле­на­ми пред­ло­же­ния; здесь союз «и» не может слу­жить ло­ги­че­ской связ­кой, об­ра­зу­ю­щей некую конъ­юнк­цию двух эле­мен­тар­ных вы­ска­зы­ва­ний (пре­ди­ка­тов), впро­чем, ко­то­рой здесь и нет.

 

Ответ: а)  дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс 4 Пи k,k при­над­ле­жит Z; дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби плюс 2 Пи n,n при­над­ле­жит Z. б)  дробь: чис­ли­тель: 5 Пи , зна­ме­на­тель: 6 конец дроби .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Обос­но­ван­но по­лу­че­ны вер­ные от­ве­ты в обоих пунк­тах.2
Обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те а, или в пунк­те б.

ИЛИ

по­лу­че­ны не­вер­ные от­ве­ты из-за вы­чис­ли­тель­ной ошиб­ки, но при этом име­ет­ся вер­ная по­сле­до­ва­тель­ность всех шагов ре­ше­ния обоих пунк­тов — пунк­та а и пунк­та б.

1
Ре­ше­ние не со­от­вет­ству­ет ни од­но­му из кри­те­ри­ев, пе­ре­чис­лен­ных выше.0
Мак­си­маль­ный балл2
Источник: А. Ларин: Тре­ни­ро­воч­ный ва­ри­ант № 100
Классификатор алгебры: Ло­га­риф­ми­че­ские урав­не­ния, Три­го­но­мет­ри­че­ские урав­не­ния, Три­го­но­мет­ри­че­ские урав­не­ния, сво­ди­мые к целым на синус или ко­си­нус, Урав­не­ния сме­шан­но­го типа
Методы алгебры: Фор­му­лы двой­но­го угла