Найдите, при каких неотрицательных значениях a функция $f ( x ) =3ax в степени 4 - 8x ^3 + 3x ^2 - 7$ на отрезке [−1; 1] имеет ровно одну точку минимума.
💡 Пошаговый разбор и решение:
Найдем производную функции и определим, в каких точках производная обращается в нуль:
$f' ( x ) =12ax ^3 - 24x ^2 + 6x$
$12ax ^3 - 24x ^2 + 6x=0 = сильно 6x ( 2ax ^2 - 4x + 1 ) =0$
При a = 0 полученное уравнение имеет два корня: x = 0 и $x= \frac{1}{4}$ Точка 0 является точкой минимума, точка $\frac{1}{4}$ является точкой максимума.
При $a принадлежит ( 0; 2 )$ уравнение уравнение $2ax ^2 - 4x + 1=0$ имеет два различных корня, каждый из которых отличен от нуля, а потому производная обращается в нуль в трех различных точках:
$x_1=0$ $x_2= \frac{2 - $\sqrt{аргумента: 4 - 2a}$ аргумента}{2a}$ и $x_3= \frac{2 + $\sqrt{аргумента: 4 - 2a}$ аргумента}{2a}$
где точка x2 является точкой максимума, а точки x1 и x3 — точки минимума. Точка x3 не лежит на отрезке [−1; 1], если либо $\frac{2 + $\sqrt{аргумента: 4 - 2a}$ аргумента}{2a} меньше - 1$ что невозможно для положительных а, либо $\frac{2 + $\sqrt{аргумента: 4 - 2a}$ аргумента}{2a} больше 1$ откуда $2 + $\sqrt{аргумента: 4 - 2a}$ аргумента больше 2a$ Левая часть неравенства убывает на интервале $( 0; 2 )$ правая — возрастает, число $\frac{3}{2}$ обращает неравенство в верное числовое равенство, поэтому неравенство верно при $0 меньше a меньше \frac{3}{2}$
При a = 2 уравнение $2ax ^2 - 4x + 1=0$ имеет один корень $\frac{1}{2}$ кратности 2, в этой точке производная не меняет знак, а потому это не точка экстремума. Кроме того, производная обращается в нуль при x = 0, это точка минимума.
При a > 2 уравнение $2ax ^2 - 4x + 1=0$ не имеет корней, поэтому производная обращается в нуль только при x = 0, это точка минимума.
Таким образом, функция $f ( x ) =3ax в степени 4 - 8x ^3 + 3x ^2 - 7$ на отрезке [−1; 1] имеет одну точку минимума при $a принадлежит [ 0; 1,5 )$ или при $a больше или = 2$
Ответ: $a принадлежит [ 0; 1,5 ) \cup [ 2; + бесконечность )$
$f' ( x ) =12ax ^3 - 24x ^2 + 6x$
$12ax ^3 - 24x ^2 + 6x=0 = сильно 6x ( 2ax ^2 - 4x + 1 ) =0$
При a = 0 полученное уравнение имеет два корня: x = 0 и $x= \frac{1}{4}$ Точка 0 является точкой минимума, точка $\frac{1}{4}$ является точкой максимума.
При $a принадлежит ( 0; 2 )$ уравнение уравнение $2ax ^2 - 4x + 1=0$ имеет два различных корня, каждый из которых отличен от нуля, а потому производная обращается в нуль в трех различных точках:
$x_1=0$ $x_2= \frac{2 - $\sqrt{аргумента: 4 - 2a}$ аргумента}{2a}$ и $x_3= \frac{2 + $\sqrt{аргумента: 4 - 2a}$ аргумента}{2a}$
где точка x2 является точкой максимума, а точки x1 и x3 — точки минимума. Точка x3 не лежит на отрезке [−1; 1], если либо $\frac{2 + $\sqrt{аргумента: 4 - 2a}$ аргумента}{2a} меньше - 1$ что невозможно для положительных а, либо $\frac{2 + $\sqrt{аргумента: 4 - 2a}$ аргумента}{2a} больше 1$ откуда $2 + $\sqrt{аргумента: 4 - 2a}$ аргумента больше 2a$ Левая часть неравенства убывает на интервале $( 0; 2 )$ правая — возрастает, число $\frac{3}{2}$ обращает неравенство в верное числовое равенство, поэтому неравенство верно при $0 меньше a меньше \frac{3}{2}$
При a = 2 уравнение $2ax ^2 - 4x + 1=0$ имеет один корень $\frac{1}{2}$ кратности 2, в этой точке производная не меняет знак, а потому это не точка экстремума. Кроме того, производная обращается в нуль при x = 0, это точка минимума.
При a > 2 уравнение $2ax ^2 - 4x + 1=0$ не имеет корней, поэтому производная обращается в нуль только при x = 0, это точка минимума.
Таким образом, функция $f ( x ) =3ax в степени 4 - 8x ^3 + 3x ^2 - 7$ на отрезке [−1; 1] имеет одну точку минимума при $a принадлежит [ 0; 1,5 )$ или при $a больше или = 2$
Ответ: $a принадлежит [ 0; 1,5 ) \cup [ 2; + бесконечность )$
Правильный ответ:
$a принадлежит левая квадратная скобка 0; 1,5 правая круглая скобка \cup левая квадратная скобка 2; плюс бесконечность правая круглая скобка$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 68705 • Задание №15
Решите неравенство $дробь: числитель: 4 в степени x минус 2 в степени левая круглая скобка x плюс 3 правая кру...
ID 66272 • Задание №8
а) Решите уравнение: $дробь: числитель: синус x минус корень из 3 косинус x минус 2 синус 3x, знаменатель: ко...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Обоснованно получен правильный ответ. | 4
С помощью верного рассуждения получено множество значений a, отличающееся от искомого только включением/исключением точек a = 1,5 и/или a = 2. | 3
С помощью верного рассуждения получено множество значений a, отличающиеся от искомого только исключением a = 0, а также, может быть, включением/исключением точек a = 1,5 и/или a = 2.
ИЛИ
Получен неверный ответ из-за вычислительной ошибки, но при этом верно выполнены все шаги решения. | 2
Верно найдены все три граничные точки множества значений a. | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше. | 0
Максимальный балл | 4
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Обоснованно получен правильный ответ. | 4
С помощью верного рассуждения получено множество значений a, отличающееся от искомого только включением/исключением точек a = 1,5 и/или a = 2. | 3
С помощью верного рассуждения получено множество значений a, отличающиеся от искомого только исключением a = 0, а также, может быть, включением/исключением точек a = 1,5 и/или a = 2.
ИЛИ
Получен неверный ответ из-за вычислительной ошибки, но при этом верно выполнены все шаги решения. | 2
Верно найдены все три граничные точки множества значений a. | 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 ...