Файл: Василевский, А. Б. Методы решения задач учебное пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 104

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Упраж нения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

1)

Построить графики функций уг = 3х,

у» =

4х,

у3 =

5х,

i/4 =

3х +

4х.

Почему

 

графики у3

и

г/4 пересекаются только в одной

точке?

2)

найти

при

помощи

 

построенных

графиков

приближенные

значения

корней

уравнений

3-с _|_ 4-v =

2х,

3-v +

4 l = 5 v;

3)

определить

 

множество

 

решений

неравенства

2 < 3х + 4х < 25.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Решить

уравнение х^~~х =

У^х-1'.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

1) Построить графики

уравнений

у = 3Л+ ',

у = 9х ,

у = 3А“'"1— 2, у =

= З ^ 1— 9х; 2) сколько

решений

имеет

уравнение

З'1"^1— 2 =

9-9

3)

указать

множество значений а,

при

которых уравнение 3х"!'1— а = 9х имеет решение.

 

4.

Построить график функции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У = — log2 ( — х).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

1)

Построить графики

уравнений

у = 0 , 5 х

и

у = 0 , 5

1

Л;

2)

решить

уравнение

 

0,5х — 0,5 1

^ =

0;

3)

построить график

функции

у

 

0,5

1

А

1;

4) решить

 

неравенство

 

0,5х — 0,5—1—* > 1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

Решить систему уравнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л-2* - 1 =

5,

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ху '~2 =

3.

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

1) Построить график функции у = х- — 2.V +

а

при

 

некоторых значениях

параметра о; 2)

решить неравенство log05 (х2 — 2х +

а) >

 

- 3.

 

 

 

 

 

 

 

8.

1)

Построить

графики

 

уравнений

у = х -|

1,

у = (х -|- 3)0,~’;

2)

 

пайтн

область определения

функций

у =

+

З)0,5 — х — 1,

у =

Iog3 ( ^ х

+ 3 —

х

-•••

1);

3) определить множество

решений

неравенства

logo ( |Л х -|-3 — х — 1) < 0 .

 

 

 

9.

1)

Построить

график

уравнения

у =

х2 + х

 

1;

2)

 

найти

область

опре­

деления функции у =

(х2+ х +

1)х; 3) на каком из четырех множеств ( — оо, — 1),

( — 1; 0,5],

[ — 0,5;

0),

 

(0, + °°) верно неравенство

(х2+

х +

1)х <

1?

 

 

 

10.

 

Найти

область

определения функции

у =

log10_ A.2 tg х.

 

 

 

 

 

 

11.

 

1) Построить графики

уравнений

у = х, у = (2х— 1): (х— 1); 2)

найти

область

 

 

определения

 

функции

У =

l°g.v

 

 

 

3)

 

решить

уравнение

Iogv (—

---- - ) =

1; 4) определить множество решений неравенства log v (

—)-]>

 

х

— 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х — .

 

12.

 

1)

Построить графики

уравнений

г/ =

Iog0 5 лг, у = -

 

 

;

2)

решить

неравенство

1 : log05x >

 

1; 3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1о 2 о .5

*

 

0 < а < 1 .

 

решить неравенство l:4oga x > l ,

если

13.

 

1)

 

Построить

графики

функции

(/ =

,

 

 

 

 

log., х

,

если

 

.

,

 

 

Ioga x, у = х

 

J

 

а >

1;

2) найти множество значений х,

удовлетворяющих условиям х

а

<

а и а >

1.

14.

 

Решить систему уравнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| х |,g

= 4,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ху = 40.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

90


15.

1) Построить графики

уравнений: Ух = х +

3.V

1,

у 2 = .V— Зх

1,

Уз —

- - logo (л -I- 3.V

1), у л = log; (.V— 3.v

1),

у ь =

1log; (.V-|- 3.v

1) |,

(/„ =

| log; (.v —

3 v—1) l; 2) решить уравнение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I ^ 2

(X + 3.V

1) | +

| logo (* — 3.V 1) | =

log;

728

 

 

 

 

 

 

- д - .

 

 

 

 

16.

Определить

число

действительных корней уравнения 8— х-2А"-|-23—* —

— х = 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17.

_

неравенство

Л1о£ л ^ ( я 8— 5*-{-7)

1

 

 

 

 

 

 

 

 

Решить

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18.

Решить неравенство log2(4А' + 4)—log, (

— 3)>х.

 

область опре­

19.

1) Построить графики функций у

= 2 + х,

у =

х 2; 2) найти

деления функции у =

logtj (2+

А');

3)

определить

корни

уравнения х 2 = 2 + х;

4) на каком из

множеств

(— 2, — 1),

 

( — 1,0),

(0,1),

(1,2),

(2,

+со)

верно

неравенство logv, (2 + .v) <

1?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20.

1) Построить

графики

функций

//, = 3А+0,5 +

3А—13,5

и

у 2 = 4А'+0-5 —

_ 22л-1;

2) на основе построенных

графиков

определить число

решений уравне­

ния Ух =

у 2, 3)

решить уравнение у 1 = у 2,

4)

решить неравенство (/;>!/;.

 

21.

Найти множество значений

а,

при которых

уравнение

log,. (х— а) = 2

имеет действительные решения.

22.Решить неравенство х(1ва'>2—3 tex-H > Ю00.

23.Решить неравенство logv2-log,,. 2 > tog**2-

24.Решить уравнение

 

 

log, (2а х)

+

log0 .у

1

 

 

 

 

log ,- 2

loga 2 _

Iogfl.—,2

 

 

25. 1) Построить графики функций Ух— х а

и у2=

log, а) при неко­

торых (одних и тех

 

же для f/, и

(/,)

значениях параметра

а; 2)

решить нера­

венство log,, а)

> 2 .

 

 

 

 

 

 

26. 1) Построить график функции

у = а-\-2х — х2 при

некоторых положи­

тельных значениях параметра а; 2) решить неравенство log^ —(а +

2х — х2) < 2 .

27. Решить системы уравнений:

 

 

 

 

 

 

1)')'х-\-7у = 3,

 

2) хг = Г

 

 

3) у*1а—4 -

1 ,

(2х -|- 14у) 2х = 72;

 

 

log2 х =

у;

 

 

 

 

 

 

 

У~ = х 3

,

 

 

 

 

 

2 \/ х + 2 t у = 9г;

5) tog; (y — x) = log8 (3у — 5x),

4) log;X + log., -Jj- = 3,

x2 + y2 = 5;

х2 + 16г/2 = 17;

6)(ax)'e° = (by)'z1’, j

b\s(ax) = a\s ФУ) I (a_ b > 0; а ф 1, b Ф 1).

91


§ 7. Т р и г о н о м е т р и ч е с к и е у р а в н е н и я и н е р а в е н с т в а

Общие сведения

Тригонометрические уравнения — это уравнения, алгебраические относительно тригонометрических функций от переменного kx. При помощи тождественных преобразовании тригонометрические урав­ нения сводятся к виду

 

ад " + ад "-1 +

. . . + ап =

0,

(1)

где у — одна

из шести тригонометрических функций

sin^x, cos kx,

tgkx, ctgkx,

seckx, cosec kx.

 

уравнения сводится

Решение

всякого

тригонометрического

к определению корней уравнения

вида

 

 

 

sin kx = т, cos kx = т, tg kx — m.

 

Способы решения тригонометрических уравнений:

 

1) преобразование данного уравнения к виду (1);

/ 2 — тригономе­

2) сведение к виду

(kxx) f2 (k*x) — 0, где /д и

трические функции;

 

 

 

 

3)понижение степени тригонометрической функции с помощью формул сложения и их следствий;

4)преобразование суммы тригонометрических функций в произ­ ведение (и наоборот);

5)введение функций вспомогательного угла tgcp;

6)функциональный подход;

7)графический способ.

Поясним сущность каждого из названных способов решением примеров.

Преобразование тригонометрического уравнения к виду

а0уп+ ахуп~ ' + а п — О

Сущность этого метода раскрывается в процессе решения сле­

дующего примера.

 

Пример 1.

Решить уравнение

 

 

4 sin + 3 cos = 5.

(2)

Преобразуем

его к виду

 

 

4 sin 2х = 5 — 3 cos 2х.

(3)

После возведения обеих частей уравнения в квадрат имеем:

16 sin2 2х — 25 — 30 cos + 9 cos2

92


или

1 6( 1— cos2 2х) = 25 — 30 cos + 9 cos2 2х.

Обозначив cos 2х — у, получаем

16 (1 — У2) = 25 — ЗОг/ + 9г/2.

Решив это уравнение, найдем у1= 0,6

и у2 = 0,6.

Итак, cos 2х — 0,6. Отсюда

 

2х — z t arccos

0,6 -f 2 kn (k = 0,

± 1, ztz2, ...)

и

 

 

x =

z t 0,5 arccos 0,6 +

kn.

Но такое решение нуждается в проверке, так как при возведе­ нии в квадрат могли появиться посторонние корни. В самом деле, правая часть уравнения (3) при всех значениях х положительная, потому что cos х 1. Левая же часть этого уравнения может быть и положительной, и отрицательной. Так как arccos 0,6 — угол острый,

то sin (2 arccos 0,6) — положительное число, a sin ( — 2 arccos 0,6) —

отрицательное. Поэтому решением уравнения (2) будет только

 

х = 0,5 arccos 0,6 + kn (k — 0, z t l , ± :2,

...).

 

Сведение

тригонометрического уравнения к виду

 

 

f i (k xx ) / 2 ( k 2x ) = 0

 

При

помощи

тождественных

преобразований

тригонометри­

ческое уравнение f (kx) = 0 приводится к

виду

 

 

 

fi fax)

f2 fax) = 0.

 

Если

тригонометрические функции /у fax) и f2 fax) определены

на множестве М, то на этом

множестве

данное уравнение равно­

сильно дизъюнкции уравнений

(^х) = 0 ,

/2 fax) =

0 .

Пример 2, Решить уравнение

 

 

 

 

l

+ tg;t = ( l — tgx)

( l +si n2x) .

(4)

Левая и правая части уравнения определены на всем множестве действительных чисел, за исключением тех, при которых не опре­ делен tgx, т. е. х^0,Ъп-{- kn (k — 0, ± . l, ± 2 , .. .).

Очевидно,

1 + sin = (sin х + cos х)2,

1 + tg х = 1 +

sin x

cosx -f- sinx

cos x

cos x

93


Теперь

уравнение (4)

принимает вид

 

 

 

 

 

s in

х Т c o s Л'

= (1

— lg X)

(sill X + COS A')",

cos х /

 

-----------------

О

 

 

COS А'

 

 

 

 

 

 

 

 

или

 

sin а- -|- cos х

(cos х

sin A') (sin х +

 

 

 

 

 

cos а)2.

 

Отсюда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(cos х — sin x) (sin x +

cos A')2 — (sin x

-f cos x) = 0

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(sin A' + cos a) [(cos a — sin a) (sin x + cos a) — 1 ] =

0

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(sin x +

cos a ) (cos2 x — sin2 a — 1) =

0,

 

 

 

(sin a +

cos a ) (cos 2 a 1) =

0.

 

(5)

Уравнение (5) распадается на два уравнения

 

 

 

 

 

sin а

+ cos а = 0 ,

cos 2 а 1 =

0 ,

 

 

которые сводятся к простейшим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t g

А =

1,

 

 

 

( 6 )

 

 

 

 

cos 2а = 1.

 

 

 

(7)

Решения

уравнения

(6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лу = — 0,25я -\- пт (т = 0, ±:1,

i t

2,

...).

 

Решения уравнения

(7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а 2 — тт (п — 0 , i t 1, i t 2 , . . . ) .

 

 

При

всех

значениях а

и з

этих

серий t g x

определен.

Поэтому

полученные формулы и дают решения уравнения (4).

 

Понижение степени тригонометрических функций

Понижение степени тригонометрических функций производится

при помощи

следующих

формул:

2 cos2 а = 1 +

cos 2а;

2 sin2 а =

= 1 — cos 2а;

2 sin а cos а =

sin 2а;

cos2 а — sin2 а =

cos 2а;

3si na —

— 4 sin3 а = sin За; 4 cos3 а — 3 cos а = cos За;

8 cos4 а — 8 cos2 а -)-

-[- 1 = cos 4а;

8 cos3 a sin а — 4 cos a sin а = sin 4а.

 

Пример 3.

Решить уравнение

 

 

coseA + sin6x = 4 sin2 2а.

(8)

94