Найдите все значения параметра, при каждом из которых наименьшее значение функции $f ( x ) = - x в степени 4 + $\frac{2ax ^3}{9}$ + \frac{a ^2 x ^2}{3}$ на отрезке [−1; 0] не превышает единицы и достигается на левом конце отрезка.
💡 Пошаговый разбор и решение:
Найдем производную функции f(x):
$f' ( x ) = - 4x ^3 + $\frac{2ax ^2}{3}$ + $\frac{2a ^2 x}{3}$ = - $\frac{2x}{3}$ ( 6x ^2 - ax - a ^2 )$
При $a не = 0$ квадратный трехчлен в скобках имеет два корня различных знаков, следовательно, у исходной функции три экстремума: две точки максимума при x x > 0, а также точка минимума при x = 0.
Разложим $f ( x )$ на множители:
$f ( x ) = - x в степени 4 + $\frac{2ax ^3}{9}$ + $\frac{a ^2 x ^2}{3}$ = - x ^2 ( x ^2 - $\frac{2ax}{9}$ - $\frac{a ^2}{3}$ ) = - x ^2 ( x - x_1 ) ( x - x_2 )$ $f ( x ) = - x в степени 4 + $\frac{2ax ^3}{9}$ + $\frac{a ^2 x ^2}{3}$ =$
$= - x ^2 ( x ^2 - $\frac{2ax}{9}$ - $\frac{a ^2}{3}$ ) = - x ^2 ( x - x_1 ) ( x - x_2 )$
где $x_1= \frac{a ( 1 - 2 $\sqrt{7}$ )}{9}$ $x_2= \frac{a ( 1 + 2 $\sqrt{7}$ )}{9}$
При $a=0$ функция $f ( x ) = - x в степени 4$ на отрезке $[ - 1;0 ]$ возрастает, значит, наименьшее значение функции на этом отрезке достигается в точке $x= - 1$ — на левом конце отрезка, и = $f ( - 1 ) = - ( - 1 ) в степени 4 = - 1$ что удовлетворяет условию задачи.
При $a больше 0$ получаем, что $x_1 меньше 0$ $x_2 больше 0$ Тогда $f ( x ) меньше 0$ при $x меньше x_1$ и $f ( x ) больше 0$ при $x_1 меньше x меньше 0$ а $f ( x_1 ) =f ( 0 ) =0$ Условие задачи будет выполнено если $f ( - 1 ) меньше или = f ( 0 ) =f ( x_1 ) =0$ то есть при $x_1\geqslant - 1$ Найдём соответствующие значения параметра a:
$$$\begin{cases} a больше 0 \\[6pt] \frac{a ( 1 - 2 $\sqrt{7}$ )}{9} \geqslant - 1 \end{cases}$$ . = сильно $$\begin{cases} a больше 0 \\[6pt] a меньше или = \frac{9}{2 $\sqrt{7}$ - 1} \end{cases}$$ . = сильно 0 меньше a меньше или = \frac{2 $\sqrt{7}$ + 1}{3}$
При $a меньше 0$ получаем, что $x_1 больше 0$ $x_2 меньше 0$ Тогда $f ( x ) меньше 0$ при $x меньше x_2$ и $f ( x ) больше 0$ при $x_2 меньше x меньше 0$ а $f ( x_2 ) =f ( 0 ) =0$ Условие задачи будет выполнено если $f ( - 1 ) меньше или = f ( 0 ) =f ( x_2 ) =0$ то есть при $x_2\geqslant - 1$ Найдём соответствующие значения параметра a:
$$$\begin{cases} a меньше 0 \\[6pt] \frac{a ( 1 + 2 $\sqrt{7}$ )}{9} \geqslant - 1 \end{cases}$$ . = сильно $$\begin{cases} a меньше 0 \\[6pt] a меньше или = - \frac{9}{2 $\sqrt{7}$ + 1} \end{cases}$$ . = сильно \frac{1 - 2 $\sqrt{7}$}{3} меньше или = a меньше 0$
Объединяя три случая, получаем, что условие задачи выполняется при $\frac{1 - 2 $\sqrt{7}$}{3} меньше или = a меньше или = \frac{2 $\sqrt{7}$ + 1}{3}$
Ответ: $[ \frac{1 - 2 $\sqrt{7}$}{3} ; \frac{2 $\sqrt{7}$ + 1}{3} ]$
$f' ( x ) = - 4x ^3 + $\frac{2ax ^2}{3}$ + $\frac{2a ^2 x}{3}$ = - $\frac{2x}{3}$ ( 6x ^2 - ax - a ^2 )$
При $a не = 0$ квадратный трехчлен в скобках имеет два корня различных знаков, следовательно, у исходной функции три экстремума: две точки максимума при x x > 0, а также точка минимума при x = 0.
Разложим $f ( x )$ на множители:
$f ( x ) = - x в степени 4 + $\frac{2ax ^3}{9}$ + $\frac{a ^2 x ^2}{3}$ = - x ^2 ( x ^2 - $\frac{2ax}{9}$ - $\frac{a ^2}{3}$ ) = - x ^2 ( x - x_1 ) ( x - x_2 )$ $f ( x ) = - x в степени 4 + $\frac{2ax ^3}{9}$ + $\frac{a ^2 x ^2}{3}$ =$
$= - x ^2 ( x ^2 - $\frac{2ax}{9}$ - $\frac{a ^2}{3}$ ) = - x ^2 ( x - x_1 ) ( x - x_2 )$
где $x_1= \frac{a ( 1 - 2 $\sqrt{7}$ )}{9}$ $x_2= \frac{a ( 1 + 2 $\sqrt{7}$ )}{9}$
При $a=0$ функция $f ( x ) = - x в степени 4$ на отрезке $[ - 1;0 ]$ возрастает, значит, наименьшее значение функции на этом отрезке достигается в точке $x= - 1$ — на левом конце отрезка, и = $f ( - 1 ) = - ( - 1 ) в степени 4 = - 1$ что удовлетворяет условию задачи.
При $a больше 0$ получаем, что $x_1 меньше 0$ $x_2 больше 0$ Тогда $f ( x ) меньше 0$ при $x меньше x_1$ и $f ( x ) больше 0$ при $x_1 меньше x меньше 0$ а $f ( x_1 ) =f ( 0 ) =0$ Условие задачи будет выполнено если $f ( - 1 ) меньше или = f ( 0 ) =f ( x_1 ) =0$ то есть при $x_1\geqslant - 1$ Найдём соответствующие значения параметра a:
$$$\begin{cases} a больше 0 \\[6pt] \frac{a ( 1 - 2 $\sqrt{7}$ )}{9} \geqslant - 1 \end{cases}$$ . = сильно $$\begin{cases} a больше 0 \\[6pt] a меньше или = \frac{9}{2 $\sqrt{7}$ - 1} \end{cases}$$ . = сильно 0 меньше a меньше или = \frac{2 $\sqrt{7}$ + 1}{3}$
При $a меньше 0$ получаем, что $x_1 больше 0$ $x_2 меньше 0$ Тогда $f ( x ) меньше 0$ при $x меньше x_2$ и $f ( x ) больше 0$ при $x_2 меньше x меньше 0$ а $f ( x_2 ) =f ( 0 ) =0$ Условие задачи будет выполнено если $f ( - 1 ) меньше или = f ( 0 ) =f ( x_2 ) =0$ то есть при $x_2\geqslant - 1$ Найдём соответствующие значения параметра a:
$$$\begin{cases} a меньше 0 \\[6pt] \frac{a ( 1 + 2 $\sqrt{7}$ )}{9} \geqslant - 1 \end{cases}$$ . = сильно $$\begin{cases} a меньше 0 \\[6pt] a меньше или = - \frac{9}{2 $\sqrt{7}$ + 1} \end{cases}$$ . = сильно \frac{1 - 2 $\sqrt{7}$}{3} меньше или = a меньше 0$
Объединяя три случая, получаем, что условие задачи выполняется при $\frac{1 - 2 $\sqrt{7}$}{3} меньше или = a меньше или = \frac{2 $\sqrt{7}$ + 1}{3}$
Ответ: $[ \frac{1 - 2 $\sqrt{7}$}{3} ; \frac{2 $\sqrt{7}$ + 1}{3} ]$
Правильный ответ:
$левая квадратная скобка дробь: числитель: 1 минус 2 корень из 7 , знаменатель: 3 конец дроби ; дробь: числитель: 2 корень из 7 плюс 1, знаменатель: 3 конец дроби правая квадратная скобка$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 64877 • Задание №3
[рис.] Найдите объем параллелепипеда $ABCDA_1B_1C_1D_1$ если объем треугольной пирамиды $ABDA_1$ равен 3....
ID 67957 • Задание №14
Дан цилиндр с центрами нижнего и верхнего оснований O1 и O2 соответственно. Объём цилиндра, равен $Пи корень и...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Обоснованно получен верный ответ | 4
С помощью верного рассуждения получены верные значения параметра, но допущен недочет | 3
С помощью верного рассуждения получен неверный ответ из-за вычислительной ошибки, при этом верно выполнены все шаги решения,
ИЛИ
в решении верно найдены все граничные точки множества значений параметра, но неверно определены промежутки значений
| 2
В случае аналитического решения: задача верно сведена к набору решенных уравнений и неравенств с учетом требуемых ограничений,
ИЛИ
в случае графического решения: задача верно сведена к исследованию взаимного расположения линий (изображены необходимые фигуры, учтены ограничения, указана связь исходной задачи с построенными фигурами) | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше | 0
Максимальный балл | 4
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Обоснованно получен верный ответ | 4
С помощью верного рассуждения получены верные значения параметра, но допущен недочет | 3
С помощью верного рассуждения получен неверный ответ из-за вычислительной ошибки, при этом верно выполнены все шаги решения,
ИЛИ
в решении верно найдены все граничные точки множества значений параметра, но неверно определены промежутки значений
| 2
В случае аналитического решения: задача верно сведена к набору решенных уравнений и неравенств с учетом требуемых ограничений,
ИЛИ
в случае графического решения: задача верно сведена к исследованию взаимного расположения линий (изображены необходимые фигуры, учтены ограничения, указана связь исходной задачи с построенными фигурами) | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше | 0
Максимальный балл | 4
🔗 Другие задания линии №18 по предмету Математика. Профильный уровень:
ID 70718
Найдите все значения k, при каждом из которых уравнение
$дробь: числитель: 6k минус левая круг...
ID 70719
Найдите все значения a, для каждого из которых уравнение $логарифм по основанию левая круглая с...
ID 70720
Найдите все значения a, при которых уравнение
$левая круглая скобка логарифм по основанию 8 ле...
ID 70721
Найдите наименьшее натуральное значение a, при котором расстояние между наибольшим и наименьшим...
ID 70722
Найдите все значения a, при которых уравнение
$левая круглая скобка x в квадрате плюс 2x плюс ...