ЛИСТКИ ПО АЛГЕБРЕ Р. К. ГОРДИНА

9 КЛАСС

Часть 1. Числовые неравенства

Введение. Здесь мы будем считать известными все изученные ранее свойства чисел. Например,
a+b=b+a,
ab=ba,
a(b+c)=ab+ac
и т. д.
В то же время, предствим себе, что сравнивать числа между собой мы ещё не умеем, и только сейчас собираемся этому научиться. Существует два подхода к введению понятия неравенства. Первый из них состоит в том, что формулируется определение понятия «больше» (или «меньше»), из этого определения выводится несколько важных свойств неравенств, затем из уже доказанных свойств выводится всё то, что мы собираемся изучать в дальнейшем.
При втором подходе всё начинается с формулировки тех нескольких свойств неравенств (назовём их основными свойствами числовых неравенств), которых должно хватить для изучения всего школьного курса алгебры. Мы будем придерживаться второго подхода.

Основные свойства числовых неравенств

(1) Для любых двух чисел
a
и
b,
верно одно и только одно из следующих трёх соотношений:
a\gt b,
b\gt a,
a=b.
(2) Если
a\gt b
и
b\gt c,
то
a\gt c.
(3) Если
a\gt b,
а
c~\tire
любое число, то
a+c\gt b+c.
Определение. Говорят, что
a\lt b,
если
b\gt a.
(4) а) Если
a\gt b
и
c\gt0,
то
ac\gt bc;
б) если
a\gt b
и
c\lt0,
то
ac\lt bc.
Из этих четырёх свойств неравенств и из известных нам свойств числовых равенств мы попытаемся вывести разные интересные и важные свойства числовых неравенств. Вот пример доказательства некоторого утверждения, связанного с числовыми неравенствами.
Пример. Докажите, что
1\gt0.
Доказательство. Считаем известным, что
1\ne0.
Тогда по свойству (1) либо
1\lt0,
либо
1\gt0.
Предположим, что
1\lt0.
Умножив обе части этого неравенства на число
1
(1\lt0),
получим по свойству (4б), что
1\gt0,
а это противоречит свойству (1).

Дальнейшие свойства числовых неравенств

(5) Любое слагаемое можно переносить из одной части в другую, меняя знак этого слагаемого на противоположный, т. е. если
a\gt b,
то
a-b\gt0.
(6) Неравенства одинакового смысла можно почленно складывать, т. е. если
a\gt b
и
c\gt d,
то
a+c\gt b+d.
(7) Неравенства противоположного смысла можно почленно вычитать, оставляя знак неравенства «уменьшаемого», т. е. если
a\gt b
и
c\lt d,
то
a-c\gt b-d.
Определение. Говорят, что
a\ge b,
если
a\gt b
или
a=b;
a\le b,
если
a\lt b
или
a=b;
a~\tire
положительное число, если
a\gt0;
a~\tire
отрицательное число, если
a\lt0;
a~\tire
неотрицательное число, если
a\ge0.
(8) Квадрат любого числа неотрицателен, т. е. для любого числа
a
верно неравенство
a^{2}\ge0.
Определение модуля (абсолютной величины числа). Модулем неотрицательного числа
a
называтся само число
a,
модулем отрицательного числа
a
называется число
-a,
или
|a|=a,
если
a\ge0,
|a|= -a,
если
a\lt0.
(9) Модуль любого числа неотрицателен, т. е. для любого числа
a
верно неравенство
|a|\ge0.
(10) Неравенства одинакового смысла с положительными членами можно почленно перемножать, т. е. если
a\gt0,
b\gt0,
c\gt0,
d\gt0,
а также
a\gt b
и
c\gt d,
то
a\cdot c\gt b\cdot d.
(11) Если
a\gt b\ge0,
то
a^{2}\gt b^{2}.
(12) Если
a\gt b\gt0,
то
\frac{1}{a}\lt \frac{1}{b}.
(13) Неравенства противоположного смысла с положительными членами можно почленно делить, оставляя знак неравенства «делимого», т. е. если
a\gt0,
b\gt0,
c\gt0,
d\gt0,
а также
a\gt b
и
c\lt d,
то
\frac{a}{c}\gt \frac{b}{d}.
Пример. Доказательство свойства (6). Поскольку
a\gt b,
то
a+c\gt b+c
(свойство (3)). Аналогично из неравенства
c\gt d
следует неравенство
c+b\gt d+b.
Таким образом,
a+c\gt b+c\gt b+d
(свойство (2)).

Задачи

Докажите неравенства (1.1—1.24, 1.26—1.29):
1.1. а)
4\gt0;
б)
3\gt 2;
в)
7\gt 2;
г)
6\gt -3;
д)
-7\lt -1.
1.2.
a+\frac{1}{a}\ge 2
для всех положительных
a.
1.3.
3a^{4}+a^{2}+\frac{1}{5}\gt0
для всех
a.
1.4.
a^{2}-2a+2\gt0
для всех
a.
1.5.
\frac{a^{2}+b^{2}}{2}\ge ab
для всех
a
и
b.
1.6.
\frac{2ab}{a+b}\le \frac{a+b}{2}
для всех неотрицательных
a
и
b.
1.7.
\frac{n}{n+1}\lt \frac{n+1}{n+2}
для всех натуральных
n.
1.8.
x^{2}-2xy+2y^{2}\ge0
для всех
x
и
y.
1.9.
x^{2}+y^{2}-2x+2y+3\gt0
для всех
x
и
y.
1.10.
x^{2}+2y^{2}+3\gt x+2y
для всех
x
и
y.
1.11.
3x^{2}-2xy+y^{2}-x+1\gt0
для всех
x
и
y.
1.12.
x^{2}+4y-4xy-2x+4y^{2}+1\ge0
для всех
x
и
y.
1.13.
\left|a+\frac{1}{a}\right|\ge2
для всех
a,
отличных от нуля.
1.14.
a^{2}+b^{2}+c^{2}\ge ab+ac+bc
для всех
a,
b
и
c.
1.15.
\frac{a}{b+c}+\frac{b}{a+c}+\frac{c}{a+b}\gt 1
для всех положительных
a,
b
и
c.
1.16.
\frac{3}{a+b+c}\lt \frac{1}{a+b}+\frac{1}{a+c}+\frac{1}{b+c}
для всех положительных
a,
b
и
c.
1.17.
\frac{1}{n+1}+\frac{1}{n+2} +\dots+\frac{1}{2n}\gt \frac{1}{2}
для всех натуральных
n.
1.18.
x^{8}-x^{5}+x^{2}-x+1\gt0
для всех
x.
1.19.
x^{12}-x^{9}+x^{4}-x+1\gt0
для всех
x.
1.20.
|a+b|\le |a|+|b|
для всех
a
и
b.
1.21.
|a-b|\ge ||a|-|b||
для всех
a
и
b.
1.22.
\frac{1}{1\cdot 2}+\frac{1}{2\cdot 3}+\dots+\frac{1}{n\cdot (n+1)}\lt 1
для всех натуральных
n.
1.23.
\frac{1}{2^{2}}+\frac{1}{3^{2}} +\dots+\frac{1}{n^{2}}\lt 1
для всех натуральных
n.
1.24.
\frac{1\cdot 3\cdot 5\cdot \dots \cdot 99} {2\cdot 4\cdot 6\cdot \dots \cdot 100}\lt \frac{1}{10}.
1.25. Известно, что
f(x)=ax^{2}+bx+c,
f(-3)\lt -5,
f(-1)\gt0,
f(1)\lt 4.
Докажите, что
a\lt -\frac{1}{8}.
1.26.
(ab+bc+ac)^{2}\ge 3abc(a+b+c)
для всех
a,
b
и
c.
1.27.
a^{2}b^{2}+b^{2}c^{2}+a^{2}c^{2}\ge abc(a+b+c)
для всех
a,
b
и
c.
1.28.
\frac{a}{b+c}+\frac{b}{a+c}+\frac{c}{a+b}\gt \frac{3}{2}
для всех положительных
a,
b
и
c.
1.29.
\frac{1\cdot 3\cdot 5\cdot \dots \cdot 99} {2\cdot 4\cdot 6\cdot \dots \cdot 100}\lt \frac{1}{12}.
1.30. Найдите наименьшее значение выражения:
\mbox{а)}~b^{2}-6b+1;
\mbox{б)}~m^{2}-m-2.
1.31. Найдите наименьшее значение выражения:
\mbox{а)}~\frac{1+x^{2}}{x}
для положительных
x;
\mbox{б)}~4a^{2}+\frac{1}{a^{2}};
\mbox{в)}~a+\frac{9}{a}
для положительных
a.

Как правильно записывать доказательство неравенства?

Пример. Для всех
a
и
b
докажите неравенство
\frac{a^{2}+b^{2}}{2}\ge ab.
Доказательство. Первый способ.
\frac{a^{2}+b^{2}}{2}-ab=\frac{a^{2}+b^{2}-2ab}{2}= \frac{(a-b)^{2}}{2}\ge0,
следовательно,
\frac{a^{2}+b^{2}}{2}\ge ab
для всех
a
и
b.
Второй способ. Предположим противное, т. е. найдутся такие числа
a
и
b,
для которых
\frac{(a^{2}+b^{2})}{2}\lt ab.
Тогда
a^{2}+b^{2}\lt 2ab,
откуда
a^{2}+b^{2}-2ab\lt0,
(a-b)^{2}\lt0,
что невозможно.
Третий способ.
(a-b)^{2}\ge0~{}\Rightarrow{}
a^{2}-2ab+b^{2}\ge0~{}\Rightarrow {}
a^{2}+b^{2}\ge 2ab~{}\Rightarrow{}
\frac{a^{2}+b^{2}}{2}\ge ab.
Пример типичной ошибки в записи доказательства неравенства.
\frac{a^{2}+b^{2}}{2}\ge ab ~{}\Rightarrow{}
a^{2}+b^{2}\ge 2ab ~{}\Rightarrow{}
a^{2}+b^{2}-2ab\ge0~{}\Rightarrow{}
(a-b)^{2}\ge0.
Последнее неравенство очевидно. (В чём здесь ошибка?)
Чтобы получить правильное доказательство достаточно все стрелки повернуть в обратную сторону.
Пример формулировки утверждения, противоположного данному. Утверждение: «Все школьники в классе выполнили домашнее задание». Противоположное утверждение: «По крайней мере один школьник из класса не выполнил домашнее задание».
Пример. Для всех положительных
a,
b
и
c
докажите неравенство
\frac{a}{b+c}+\frac{b}{a+c}+\frac{c}{a+b}\gt 1.
Доказательство. Поскольку
a,
b
и
c
положительны, то
\frac{a}{b+c}\gt \frac{a}{a+b+c},\quad
\frac{b}{a+c}\gt \frac{b}{a+b+c},\quad
\frac{c}{a+b}\gt \frac{c}{a+b+c}.
Сложив почленно эти три неравенства, получим
\frac{a}{b+c}+\frac{b}{a+c}+\frac{c}{a+b}\gt \frac{a+b+c}{a+b+c}=1.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 2. Модуль числа

Определение. Модулем неотрицательного числа
a
называется само число
a;
модулем отрицательного числа
a
называется число
-a,
т. е.
|a|=\cases{ a,&\mbox{если}~a\ge0;\\ -a,&\mbox{если}~a\lt0.\\}

Свойства модуля

(1)
|a|\ge0;

(2)
|a|\ge a;

(3)
|ab|=|a||b|;

(4)
\left|\frac{a}{b}\right|=\frac{|a|}{|b|};

(5)
|{-a}|=|a|;

(6)
|a|^{2}=a^{2};

(7)
|a+b|\le|a|+|b|;

(8)
|a-b|\ge||a|-|b||;

(9)
|a|~\tire
это расстояние от точки
a
на числовой оси до точки 0;
(10)
|a-b|~\tire
это расстояние между точками
a
и
b
на числовой оси.
Часть из этих свойств непосредственно следует из определения модуля, часть мы уже доказали. Остальные докажите самостоятельно.

График функции y = |x|

Заметим, что при замене
x
на
-x
ничего не изменится (свойство (5)). Это означает, что для каждой точки с координатами
x
и
y,
принадлежащей графику функции
y=|x|,
точка с координатами
-x
и
y
также принадлежит этому графику. Точки
(x;y)
и
(-x;y)
симметричны относительно оси ординат, следовательно, график функции
y=|x|
также симметричен относительно оси ординат. В полуплоскости
x\ge0
график нашей функции представляет собой луч, исходящий из начала координат под углом
45^\circ
к оси абсцисс (часть прямой
y=x).
Отразим этот луч симметрично относительно оси ординат (получим часть прямой
y=-x).
Объединение первого луча с его симметричным образом и есть искомый график.
Тот же график на основании определения модуля строится так:
y=x
для
x\ge0~\tire
строим первый луч;
y=-x
для
x\lt0~\tire
строим второй луч.

График функции y = a|x + b| + c

Рассмотрим несколько частных случаев.
График функции
y=|x-1|
можно построить разобрав два случая:
y=x-1
для
x\ge1,
y=-x+1
для
x\lt1.
А можно заметить, что график этой функции симметричен относительно прямой
x=1
(действительно, эта функция принимает одинаковые значения в точках
1+t
и
1-t
для любого
t\colon
f(1+t)=|(1+t)-1|=|t|
и
f(1-t)=|(1-t)-1|=|{-t}|=|t|).
Таким образом, график этой функции может быть получен из графика функции
y=|x|
переносом на 1 вправо. (На самом деле при построении такого графика удобнее перенести на 1 влево ось ординат.)
Ясно, что график функции
y=|x-5|
получается из графика функции
y=|x|
переносом на 5 вправо, график функции
y=|x+2|
получается из графика функции
y=|x|
переносом на 2 влево и т. д.
График функции
y=|x-1|+3
можно построить, также разобрав два случая:
y=x+2
для
x\ge1,
y=-x+4
для
x\lt1.
А можно заметить, что он получается из графика функции
y=|x-1|
переносом на 3 вверх (к каждой ординате графика функции
y=|x-1|
прибавляется 3).
Понятно, что график любой функции вида
y=|x+b|+c
представляет собой прямой угол с вершиной в точке
(-b;c),
прямая
x=-b~\tire
ось симметрии (биссектриса) этого угла, стороны угла обращены вверх (в то время как у графика функции
y=-|x+b|+c~\tire
вниз).
Сформулируйте теперь, каким образом влияет на вид графика функции
y=a|x+b|+c
коэффициент
a.
Рассмотрим пример построения графика функции, содержащей несколько знаков модуля.
Пример. Постройте график функции
y=|x-2|+|x+3|.
Решение. Первый способ. Разобъём числовую ось точками
-3
и 2 на три промежутка и на каждом из них построим график линейной функции:
\table{ y=-x+2-x-3=-2x-1&\quad\mbox{для}~x\lt-3;\\ y=-x+2+x+3=5&\quad\mbox{для}~{-3}\le x\lt2;\\ y=x-2+x+3=2x+1&\quad\mbox{для}~x\ge2.\\}
Второй способ. На каждом из трёх промежутков
(-\infty;-3],
[-3; 2]
и
[2;+\infty)
имеем какую-то линейную функцию. Вычислим значения функции в точках
-3;
2 и в каких-нибудь точках на лучах
(-\infty;-3)
и
(2;+\infty),
например, в точках
-4
и
3.
Получим:
f(-3)=5,
f(2)=5,
f(-4)=7,
f(3)=7.
Отметим полученные точки на координатной плоскости и проведём два нужных луча и отрезок.

Уравнения и неравенства, содержащие знак модуля

Пример. Решите уравнение
|x-4|=3.
Решение. Первый способ.
|x-4|=3~\Leftrightarrow{}
\sovok{x-4=3,\\x-4=-3\\}~\Leftrightarrow{}
\sovok{x=7,\\x=1.\\}
Ответ:
x=1
или
x=7.
Второй способ.
|x-4|~\tire
это расстояние между точками
x
и 4 на числовой оси. Следовательно, нужно найти все точки числовой оси, удалённые от точки 4 на расстояние, равное 3. Ясно, что это точки 1 и 7.
Третий способ. Найдём абсциссы точек пересечения графиков функций
y=|x-4|
и
y=3
(см. рисунок).
Пример. Решите неравенство
|x+1|\ge4.
Решение. Первый способ.
|x+1|\ge4~\Leftrightarrow{}
\sovok{x+1\ge4,\\x+1\le-4\\}~\Leftrightarrow{}
\sovok{x\ge3,\\x\le-5.\\}
Ответ:
(-\infty;-5]\cup[3;+\infty).
Второй способ.
|x+1|~\tire
это расстояние между точками
x
и
-1
на числовой оси. Следовательно, нужно найти все точки числовой оси, удалённые от точки
-1
на расстояние, большее либо равное 4. Ясно, что это все точки, принадлежащие множеству
(-\infty;-5]\cup[3;+\infty).
Третий способ. Найдём абсциссы точек пересечения графиков функций
y=|x+1|
и
y=4
(см. рисунок). Отметим абсциссы тех точек, для которых первый график расположен не ниже второго.

Задачи

2.1. Постройте графики функций:
\mbox{а)}~~y=2|x|;~~
\mbox{б)}~~y=-\frac{1}{3}|x|;~~
\mbox{в)}~~y=|x+4|-2;~~
\mbox{г)}~~y=-|x-3|+2;~~
\mbox{д)}~~y=-3|x+1|+4.
2.2. Постройте графики неравенств:
\mbox{а)}~~y\ge-|x|+1;~~
\mbox{б)}~~y\le|5-x|-2;~~
\mbox{в)}~~y\ge|2x-4|+3;~~
\mbox{г)}~~y\le|3-2x|-1;~~
\mbox{д)}~~y\ge-3|x+4|-5.
2.3. Постройте графики функций:
\mbox{а)}~~y=x+|x|;~~
\mbox{б)}~~y=2|x|-x;~~
\mbox{в)}~~y=||x|-2|;~~
\mbox{г)}~~y=|1-|x||+2;~~
\mbox{д)}~~y=|||x|-1|-1|;~~
\mbox{е)}~~y=-2|x+3|+x;~~
\mbox{ж)}~~y=\frac{|x|}{x}.
2.4. Постройте графики функций:
\mbox{а)}~~y=|x-4|+|x+4|;~~
\mbox{б)}~~y=2|x-1|+|x+3|;~~
\mbox{в)}~~y=|x+3|-|x-5|;~~
\mbox{г)}~~y=3|x-4|+|x+2|-2x;~~
\mbox{д)}~~y=|x-2|-2|x+2|+x;~~
\mbox{е)}~~y=|x-5|+2|x+3|-3x+3;~~
\mbox{ж)}~~y=|x+3|-|x|+|x-5|;~~
\mbox{з)}~~y=2|x+5|+|x-1|-|x-5|.
2.5. Какие значения может принимать
x+y+z+t+u,
если
|x|=1,
|y|=2,
|z|=4,
|t|=8,
|u|=16?
2.6. Докажите, что
|x-z|\le|x-y|+|y-z|
для всех
x,
y
и
z.
2.7. Известно, что
|x+2|\le3,
|x-4|\le5.
Докажите, что
|x|\le1.
2.8. Найдите наименьшее значение выражения
|x-1|+|x-2|+|x-3|+|x-4|+|x-5|+|x-6|.
При каких значениях
x
оно достигается?
2.9. На прямом шоссе через равные промежутки стоят шесть домов. Где нужно вырыть колодец, чтобы суммарное расстояние от всех домов до колодца было как можно меньше? А если промежутки между домами различны?
2.10. Найдите выражение, содержащее буквы
x
и
y,
арифметические операции и знаки абсолютной величины, значение которого равно наибольшему (наименьшему) из чисел
x
и
y.
2.11. Решите уравнения:
\mbox{а)}~~|x|=3;~~
\mbox{б)}~~|x-2|=5;~~
\mbox{в)}~~|x+3|=1;~~
\mbox{г)}~~|5-x|=3;~~
\mbox{д)}~~|2x-1|=-1;~~
\mbox{е)}~~|x-4|=\frac{1}{2};~~
\mbox{ж)}~~|x+5|=\frac{5}{2};~~
\mbox{з)}~~|4-x|=4;~~
\mbox{и)}~~|3x-2|=1;~~
\mbox{к)}~~|2x+5|=2;~~
\mbox{л)}~~|4-3x|=2;~~
\mbox{м)}~~|x-5|=|x-1|;~~
\mbox{н)}~~|x-2|=|x+4|;~~
\mbox{о)}~~\left|\frac{x-1}{x+2}\right|=1;~~
\mbox{п)}~~\left|\frac{2x-1}{x-3}\right|=2.
2.12. Решите неравенства:
\mbox{а)}~~|x|\lt5;~~
\mbox{б)}~~|x|\ge2;~~
\mbox{в)}~~|x-3|\gt1;~~
\mbox{г)}~~|1-x|\lt4;~~
\mbox{д)}~~|x-2|\ge-1;~~
\mbox{е)}~~|x-4|\lt-2;~~
\mbox{ж)}~~|x+3|\gt5;~~
\mbox{з)}~~|7-x|\le4;~~
\mbox{и)}~~|3x-5|\gt2;~~
\mbox{к)}~~|2x+1|\le1;~~
\mbox{л)}~~|3-2x|\gt4;~~
\mbox{м)}~~|5x-3|\ge-2;~~
\mbox{н)}~~|x-3|\ge|x-7|;~~
\mbox{о)}~~|6-x|\lt|x+4|.
2.13. Решите уравнения:
\mbox{а)}~~|x-3|=3x-1;~~
\mbox{б)}~~3|x-3|=2x+9;~~
\mbox{в)}~~x=|x-4|;~~
\mbox{г)}~~|x+2|=x+2;~~
\mbox{д)}~~|4x-3|=3-4x;~~
\mbox{е)}~~|5-2x|=3x-5;~~
2.14. Решите неравенства:
\mbox{а)}~~|x+3|\ge3x+1;~~
\mbox{б)}~~3|x-1|\lt12-x;~~
\mbox{в)}~~2|3-x|\ge x-4;~~
\mbox{г)}~~2|x+4|\ge-x-4;~~
\mbox{д)}~~2|x+2|\gt x+8;~~
\mbox{е)}~~\left|\frac{x-1}{x+2}\right|\le1;~~
\mbox{ж)}~~\left|\frac{3x-2}{x+4}\right|\le3;~~
\mbox{з)}~~\left|\frac{5x+2}{2-x}\right|\gt5;~~
\mbox{и)}~~\left|\frac{2x+1}{x-3}\right|\gt1;~~
\mbox{к)}~~\left|\frac{x+3}{x-2}\right|\ge2.
2.15. Решите уравнения:
\mbox{а)}~~|x+5|=2|x-2|;~~
\mbox{б)}~~|2x-3|-|x-5|=1;~~
\mbox{в)}~~|x-4|=|x+2|-6;~~
\mbox{г)}~~|x+3|+|x-2|=5.
2.16. Изобразите на координатной плоскости множество точек, координаты
x
и
y
которых удовлетворяют следующим условиям:
\mbox{1)}~~y\ge|x|;~~
\mbox{2)}~~|y|\le|x|;~~
\mbox{3)}~~|y-2|\ge x;~~
\mbox{4)}~~|x+2|\ge|y-3|;~~
\mbox{5)}~~|x|+|y|\le2;~~
\mbox{6)}~~|x-2|+|y+3|\ge4;~~
\mbox{7)}~~|x|-|y-2|\le1;~~
\mbox{8)}~~|x|+x=|y|+y;~~
\mbox{9)}~~|x+y|=x+y;~~
\mbox{10)}~~|x-y|=x+y;~~
\mbox{11)}~~|x+y|+|x-y|\le4;~~
\mbox{12)}~~|x+y|-|x-y|\ge2;~~
\mbox{13)}~~|2x+y|+|2x-y|\le6;~~
\mbox{14)}~~|2x+y|+|x-2y|\ge6;~~
\mbox{15)}~~||x|-|y||=x+y;~~
\mbox{16)}~~\max(x+y,x-y)=1;~~
\mbox{17)}~~|x|+|y-x|=|y|;~~
\mbox{18)}~~|x|+|y|+|y-x|=2|x|.
2.17. Известно, что
|x+2y|\le4,
|x+y|\le3.
Какие значения может принимать
x?
2.18. Какое наибольшее число решений может иметь уравнение
||||x-a|-b|-c| -d|=e
относительно
x
при фиксированных
a,
b,
c,
d,
e?
2.19. Найдите наименьшее значение выражения
\mbox{a)}~|2x-y-1|+|x+y| +|y|;
\mbox{б)}~|y|+|3x-y|+|x+y-1|,
где
x
и
y~\tire
произвольные действительные числа.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 3. Квадратный корень

Функция y = x²

Область определения этой функции — вся числовая ось (любое число можно возвести в квадрат).
Пусть
x_{1}
и
x_{2}~\tire
неотрицательные числа и
x_{1} \lt x_{2}.
Тогда по известному свойству неравенств
x_{1}^{2} \lt x_{2}^{2}.
Это означает, что функция
y=x^{2}
возрастает на промежутке
[0; +\infty).
Определение. Функция
y=f(x)
называется возрастающей (убывающей) на некотором числовом промежутке, если для любых точек
x_{1}
и
x_{2}
этого промежутка таких, что
x_{1}\lt x_{2},
верно неравенство
f(x_{1})\lt f(x_{2})
(f(x_{1})\gt f(x_{2})).
Примеры. Функция
y=2x+1
возрастает на всей числовой прямой. Действительно, из неравенства
x_{1}\lt x_{2}
следует неравенство
2x_{1}+1\lt 2x_{2}+1.
Функция
y=\frac{1}{x}
убывает на луче
(0;+\infty),
так как из неравенства
0\lt x_{1}\lt x_{2}
следует неравенство
\frac{1}{x_{1}}\gt\frac{1}{x_{2}}.
Определение. Функция
y=f(x)
называется чётной, если её область определения симметрична относительно точки 0 и для каждого
x
из области определения
f(-x)=f(x).
Ясно, что
y=x^{2}~\tire
чётная функция. Вот ещё несколько примеров чётных функций:
y=x^{4},~
y=|x|,~
y=3x^{2}-2,~
y=\frac{x^{2}}{5x^{6}-4},~
y=5,~
y=|x-1|+|x+1|.
Определение. Функция
y=f(x)
называется нечётной, если её область определения симметрична относительно точки 0 и для каждого
x
из области определения
f(-x)=-f(x).
Примеры.
y=x,~
y=x^{3},~
y=x|x|,~
y=\frac{1}{x},~
y=-2x^{5}+4x^{3}-\frac{1}{x}.
Если функция не является ни чётной, ни нечётной, она называется функцией общего вида. Например:
y=2x-1,
y=|x+3|-5.
График чётной функции симметричен относительно оси ординат, график нечётной функции симметричен относительно начала координат.
Построим схему графика функции
y=x^{2},
вычислив несколько значений этой функции и соединив плавной линией отмеченные на координатной плоскости точки
(x,x^{2}).
Мы говорим о схеме графика, поскольку точный график построить в принципе невозможно. Для этого пришлось бы произвести бесконечно много вычислений.
График функции
y=x^{2}
называется параболой. Это фигура симметрична относительно оси ординат, она расположена в верхней полуплоскости (поскольку квадрат любого числа неотрицателен).
Рассмотрим нашу функцию только на промежутке
[0;+\infty).
Примем без доказательства следующий факт: каждая прямая, параллельная оси абсцисс и расположенная не ниже этой оси, имеет хотя бы одну общую точку с графиком функции
y=x^{2},
построенным для
x\ge0.
Это утверждение будет доказано в старших классах.
Таким образом, можно отметить ещё одно важное свойство нашей функции: область изменения (множество значений) функции
y=x^{2}~\tire
промежуток
[0;+\infty).

Определение квадратного корня

Определение. Квадратным корнем из неотрицательного числа
a
называется такое неотрицательное число
b,
квадрат которого равен
a.
Обозначение:
b=\sqrt{a}.
Итак, по определению
\sqrt{a}\ge0
и
(\sqrt{a})^{2}=a.
Примеры.
\sqrt{4}=2,
так как
2 \ge 0
и
2^{2}=4;
\sqrt{3249}=57,
так как
57 \ge 0
и
57^{2}=3249;
\sqrt{0}=0;
\sqrt{(-5)^{2}}=5.
А как быть с
\sqrt{2},
\sqrt{3}
и т. д.?
Теорема. Для любого неотрицательного числа существует единственный квадратный корень из этого числа.
Доказательство. Рассмотрим функцию
y=x^{2}
на промежутке
[0;+\infty).
Из сказанного ранее следует, что для каждого
a\ge 0
существует хотя бы одно
b \ge 0
такое, что
b^{2}=a.
Т. е. квадратный корень из
a
существует.
Осталось доказать его единственность. Пусть это не так, т. е. найдутся по крайней мере два таких числа
b_{1}\ge0
и
b_{2}\ge0,
для которых
b_{1}^2=a
и
b_{2}^2=a.
Если при этом
b_{1}\lt b_{2}
то из возрастания функции
y=x^{2}
на промежутке
[0;+\infty)
следует, что
b_{1}^2\lt b_{2}^2,
а это противоречит предположению о том, что
b_{1}^2=a
и
b_{2}^2=a.
Аналогично для случая
b_{1} \gt b_{2}.
Единственность доказана.
Аналогично можно доказать такое важное свойство квадратного корня:
0 \le x_{1} \lt x_{2} ~\Rightarrow~ \sqrt{x_{1}} \lt \sqrt{x_{2}}.
Возвратимся к
\sqrt{2}.
Поскольку
1 \lt 2 \lt 4,
то
1 \lt \sqrt{2} \lt 2,
значит, целая часть
\sqrt{2}
равна 1. Поскольку
1{,}96 \lt 2 \lt 2{,}25,
то
1{,}4\lt\sqrt{2}\lt1{,}5,
значит, запись числа
\sqrt{2}
в виде десятичной дроби имеет вид
1{,}4\dots .
Для того, чтобы вычислить следующую цифру в этой записи, достаточно разделить отрезок
[1{,}4; 1{,}5]
на 10 равных частей и найти, в какую из этих частей попадает число
\sqrt2
и т. д. Таким способом мы сможем вычислить
\sqrt{2}
с любой наперёд заданной точностью.
Через некоторое время будет доказано, что число
\sqrt{2}
не является рациональным, т. е. не может быть представлено в виде отношения двух целых чисел, или, что то же самое, не может быть записано в виде периодической десятичной дроби. Аналогично для чисел
\sqrt{3},
\sqrt{5}
и т. д.

Свойства квадратного корня

Среди следующих важных свойств квадратного корня есть и отмеченные ранее.
(1)
~\sqrt{a} \ge 0~
для любого
a \ge 0;
(2)
~(\sqrt{a})^{2}=a~
для любого
a \ge 0;
(3)
~\sqrt{a^{2}}=|a|~
для любого
a;
(4)
~a\gt b~\Rightarrow~\sqrt{a}\gt\sqrt{b}~
для любых
a\ge0
и
b\ge0;
(5)
~\sqrt{ab}=\sqrt{a}\cdot\sqrt{b}~
для любых
a \ge 0
и
b \ge 0;
(6)
~\sqrt{\frac{a}{b}}=\frac{\sqrt{a}}{\sqrt{b}}~
для любых
a\ge0
и
b\gt0.
Доказательство свойства (5). Первый способ. Нам нужно доказать, что число
\sqrt{a}\cdot \sqrt{b}
является квадратным корнем из числа
ab.
Для этого достаточно проверить, во-первых, что число
\sqrt{a}\cdot \sqrt{b}
неотрицательно и, во-вторых, что его квадрат равен
ab\colon
\sqrt{a}\cdot \sqrt{b} \ge 0
как произведение двух неотрицательных чисел;
(\sqrt{a}\cdot \sqrt{b})^{2}=(\sqrt{a})^{2}\cdot (\sqrt{b})^{2}=ab,
что и требовалось доказать.
Второй способ. Пусть для некоторых неотрицательных чисел
a
и
b
это не так, т. е. либо
\sqrt{ab} \gt \sqrt{a}\cdot \sqrt{b},
либо
\sqrt{ab} \lt \sqrt{a}\cdot \sqrt{b}.
Тогда по свойству (4) либо
(\sqrt{ab})^{2} \gt (\sqrt{a}\cdot \sqrt{b})^{2}=(\sqrt{a})^{2}\cdot(\sqrt{b})^{2},
т. е.
ab \gt ab,
либо
(\sqrt{ab})^{2} \lt (\sqrt{a}\cdot \sqrt{b})^{2}=(\sqrt{a})^{2}\cdot(\sqrt{b})^{2},
т. е.
ab \lt ab,
что невозможно.
Свойства (3) и (6) докажите самостоятельно.

Задачи

3.1. Найдите промежутки возрастания и убывания для следующих функций:
\mbox{а)}~~y=-3x+2;~~
\mbox{б)}~~y=|x|;~~
\mbox{в)}~~y=\frac{1}{x^{2}};~~
\mbox{г)}~~y=|x-1|+ 2;~~
\mbox{д)}~~y=\frac{1}{x-2};~~
\mbox{е)}~~y=2x^{2}-5;~~
\mbox{ж)}~~y=x^{2}-2x+1;~~
\mbox{з)}~~y=9-x^{2};~~
\mbox{и)}~~y=4x^{2}+4x-3;~~
\mbox{к)}~~y=\frac{x}{x+1};~~
\mbox{л)}~~\sqrt{9x^{2}-6x+1};~~
\mbox{м)}~~y=x-\frac{1}{x};~~
\mbox{н)}~~y=x +\frac{1}{x}.
3.2. Какие из следующих функций являются чётными или нёчетными?
\mbox{а)}~~y=-5x^{2}+4;~~
\mbox{б)}~~y=x^{7}-3x;~~
\mbox{в)}~~y=5x-\frac{4}{x};~~
\mbox{г)}~~y=-|x|;~~
\mbox{д)}~~y=\frac{|x|}{x};~~
\mbox{е)}~~y=\frac{x^{2}}{\sqrt{x}-2};~~
\mbox{ж)}~~y =|2-x|+|x+2|-5;~~
\mbox{з)}~~y=\frac{x}{x^{2}-2};~~
\mbox{и)}~~y=\frac{x-2}{x^{4}+1};~~
\mbox{к)}~~y=x(x+2)(2-x);~~
\mbox{л)}~~\sqrt{x^{2}-8x+16}-\sqrt{x^{2}+8x+16}.
3.3. а) Докажите, что любой многочлен, т. е. функцию вида
y=a_{n}x^{n} +\dots+a_{1}x+a_{0},
где
a_{0},a_{1},\dots,a_{n} \in \mathbb{R},
n \in\mathbb{N},
можно представить в виде суммы чётной и нечётной функций.
б)* Докажите, что любую функцию с симметричной областью определения можно представить в виде суммы чётной и нечётной функций.
3.4. Найдите области изменения (множества значений) следующих функций:
\mbox{а)}~~y=x^{2}-6x+9;~~
\mbox{б)}~~y=x^{2}+4x+5;~~
\mbox{в)}~~y=4x^{2}-4x +\frac{1}{2};~~
\mbox{г)}~~y=|x-1|+1;~~
\mbox{д)}~~y=-2|4+x|+2;~~
\mbox{е)}~~y=\frac{1}{x-3}+2;~~
\mbox{ж)}~~y=|x-4|+|x+2|;~~
\mbox{з)}~~y=|x-1|-|x+3|;~~
\mbox{и)}~~y=x^{2}-x;~~
\mbox{к)}~~y=2x^{2}-4x+3;~~
\mbox{л)}~~y=-2x^{2}+6x+1.
3.5. Вынесите множитель из-под знака квадратного корня:
\mbox{а)}~~\sqrt{25\cdot 81\cdot 8},~ \sqrt{50},~\sqrt{1996},~\sqrt{6272},~\sqrt{20!};~~
\mbox{б)}~~\sqrt{a^{2}\cdot b^{4}\cdot c}~~(a\le0{,}~c\ge0);~~
\mbox{в)}~~\sqrt{18(a^{2}-2ab+b^{2})}~~(a\le b);~~
\mbox{г)}~~\sqrt{(a^{2}+ 1)\left(2-a^{2}-\frac{1}{a^{2}}\right)^{2}}~~(a\ne0);~~
\mbox{д)}~~\sqrt{(\sqrt{a}+1)(a+b-2\sqrt{ab})}~~(b\ge a\ge0).
3.6. Внесите множитель под знак квадратного корня:
\mbox{а)}~~(3b-1)\sqrt{3}~~ (b \gt 2);~~
\mbox{б)}~~(a-b)\sqrt{a+b}~~(a \ge b\ge 0);~~
\mbox{в)}~~(\sqrt{2}-\sqrt{3})\sqrt{\sqrt{2}+\sqrt{3}}.
3.7. Упростите выражение:
\mbox{а)}~~\sqrt{63}-3\sqrt{1{,}75}-0{,}5\sqrt{343}+\sqrt{112};~~
\mbox{б)}~~\frac{1-\sqrt{10}}{\sqrt{2}+\sqrt{5}}+\frac{7}{2\sqrt{2}+1}-\frac{11-5\sqrt{5}}{2+\sqrt{5}}.
3.8. Упростите выражение:
\mbox{а)}~~\frac{a-b}{\sqrt{a}-\sqrt{b}};~~
\mbox{б)}~~\frac{a-6\sqrt{ab}+9b}{3\sqrt{b}-\sqrt{a}};~~
\mbox{в)}~~\frac{4-x}{2+\sqrt{x}};~~
\mbox{г)}~~\frac{9a-4b}{3\sqrt{a}-2\sqrt{b}};~~
\mbox{д)}~~\frac{a-2\sqrt{ab}+b}{\sqrt{a}-\sqrt{b}};~~
\mbox{е)}~~\frac{\sqrt{a^{3}}-\sqrt{b^{3}}}{a+\sqrt{ab}+b};~~
\mbox{ж)}~~\frac{27\sqrt{x^{3}}+8\sqrt{y^{3}}}{3\sqrt{x}+2\sqrt{y}};~~
\mbox{з)}~~\frac{a-\sqrt{ab}}{\sqrt{a}-\sqrt{b}};~~
\mbox{и)}~~\frac{a\sqrt{a}-b\sqrt{b}}{\sqrt{ab}-b};~~
\mbox{к)}~~\frac{c-d}{c\sqrt{d}-d\sqrt{c}}.
3.9. Упростите выражения:
\mbox{а)}~~\frac{\sqrt{x}+1}{x\sqrt{x}+x+\sqrt{x}}:\frac{1}{x^{2}-\sqrt{x}};~~
\mbox{б)}~~\left(\frac{a\sqrt{a}+b\sqrt{b}}{\sqrt{a}+\sqrt{b}}-\sqrt{ab}\right)\cdot\left(\frac{\sqrt{a}+\sqrt{b}}{a-b}\right)^{2};~~
\mbox{в)}~~\frac{x-1}{x+\sqrt{x}+1}:\frac{\sqrt{x}+1}{x\sqrt{x}-1}+2\sqrt{x};~~
\mbox{г)}~~\left(\frac{a+2}{\sqrt{2a}}-\frac{a}{\sqrt{2a}+2}+\frac{2}{a-\sqrt{2a}}\right)\cdot \frac{\sqrt{a}-\sqrt{2}}{a+2};~~
\mbox{д)}~~\left(\frac{(\sqrt{a}-\sqrt{b})^{3}+2a\sqrt{a}+b\sqrt{b}}{3a^{2}+3b\sqrt{ab}}+\frac{a+\sqrt{ab}}{a\sqrt{a}-b\sqrt{b}}\right)^{2}\cdot(a^{2}+ab-2b^{2})^{2};~~
\mbox{е)}~~\frac{1-\frac{1}{x^{2}}}{\sqrt{x}-\frac{1}{\sqrt{x}}}-\frac{2}{x\sqrt{x}}+\frac{\frac{1}{x^{2}}-x}{\sqrt{x}-\frac{1}{\sqrt{x}}};~~
\mbox{ж)}~~\frac{(\sqrt{a}+\sqrt{b})^{2}-4b}{(a-b):\left(\sqrt{\frac{1}{b}}+3\sqrt{\frac{1}{a}}\right)}:\frac{a+9b+6\sqrt{ab}}{\frac{1}{\sqrt{b}}+\frac{1}{\sqrt{a}}}.
3.10. Сравните числа:
\mbox{а)}~~\sqrt{5}~~\mbox{и}~~\frac{9}{4};~~
\mbox{б)}~~\sqrt{2}+\sqrt{3}~~\mbox{и}~~3;~~
\mbox{в)}~~\sqrt{15}+\sqrt{17}~~\mbox{и}~~\sqrt{13}+\sqrt{19}.
3.11. Упростите выражения:
\mbox{а)}~~\sqrt{x+2\sqrt{2x-4}}+\sqrt{x-2\sqrt{2x-4}};~~
\mbox{б)}~~\frac{\sqrt{x-4\sqrt{x-4}}+2}{\sqrt{x+4\sqrt{x-4}}-2}.
3.12. Вычислите:
\mbox{а)}~~(4+\sqrt{15})(\sqrt{10}-\sqrt{6})\sqrt{4-\sqrt{15}};~~
\mbox{б)}~~\sqrt{|40\sqrt{2}-57|}-\sqrt{40\sqrt{2}+57};~~
\mbox{в)}~~\frac{1}{\sqrt{3}+\sqrt{2}}+\frac{1}{\sqrt{4}+\sqrt{3}}+\dots+\frac{1}{\sqrt{200}+\sqrt{199}}.
3.13. Докажите неравенства:
а) 
\frac{a+b}{2} \ge \sqrt{ab}
для всех
a \ge 0
и
b \ge 0;

б) 
\frac{1}{a}+\frac{1}{b}+\frac{1}{c} \ge \frac{1}{\sqrt{ab}}+\frac{1}{\sqrt{ac}}+\frac{1}{\sqrt{bc}}
для всех
a\gt0,
b\gt0,
c\gt0;

в) 
1+ab \le \sqrt{1+a^{2}} \sqrt{1+b^{2}}
для всех положительных
a
и
b;

г) 
\frac{(a^{2}+ 3a+1)(a^{4}- a^{2}+ 1)}{a^{3}} \ge 5
для всех положительных
a
(для каких
a
выполняется равенство?);
д) 
(1+a_{1})(1+a_{2})\cdot \dots \cdot (1+a_{n}) \ge 2^{n}
для всех натуральных
n
и положительных
a_{1},a_{2},\dots,a_{n}
таких, что
a_{1}\cdot a_{2}\cdot \dots \cdot a_{n}=1;

е) 
\left(\frac{n+1}{2}\right)^{n} \ge n!
для всех натуральных
n;

ж) 
\sqrt{4a+1}+\sqrt{4b+1}+\sqrt{4c+1} \le 5
для всех
a \ge -\frac{1}{4},
b \ge -\frac{1}{4},
c \ge -\frac{1}{4}
таких, что
a+b+c=1.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 4. График квадратного трёхчлена

Нам уже известны свойства и график функции
y=x^{2}.
Рассмотрим теперь произвольный квадратный трёхчлен, т. е. функцию вида
y=ax^{2}+bx+c,~\mbox{где}~~a\ne0.
Если
b=c=0,
то наша функция имеет вид
y=ax^{2}.
График этой функции получается умножением ординаты каждой точки известного графика функции
y=x^{2}
на
a.
В результате мы также получим линию, называемую параболой, причём, если
a\gt0,
то «ветви» этой параболы направлены вверх, если же
a\lt0~\tire
то вниз.
Пример.  График функции
y=2x^{2}
получается из параболы
y=x^{2}
«растяжением» вдоль оси ординат в 2 раза, или «сжатием» вдоль оси абсцисс в
\sqrt{2}
раз. График функции
y=-2x^{2}~\tire
образ параболы
y=2x^{2}
при симметрии относительно оси абсцисс.
Ранее было установлено, что с помощью выделения полного квадрата любой квадратный трёхчлен можно представить виде
y=ax^{2}+ bx+c=a\left(x+\frac{b}{2a}\right)^{2}- \frac{b^{2}-4ac}{4a}=a(x-d)^{2}+e,
поэтому его график можно получить с помощью параллельного переноса параболы
y=ax^{2}.
Координаты вершины новой параболы —
(d;e).
Например, если
d\gt0
и
e\gt0,
то парабола
y=ax^{2}
смещается на
d
единиц вправо и на
e
единиц вверх.
Пример.  Постройте график квадратного трёхчлена
y=-2x^{2}+8x-5.
Выделим полный квадрат:
y=-2x^{2}+8x-5=-2(x^{2}-4x)-5= -2(x^{2}-4x+4-4)-5= -2(x-2)^{2} +8-5=-2(x-2)^{2}+3.
График функции
y=-2(x-2)^{2}+3~\tire
парабола, полученная из параболы
y=2x^{2}
с помощью симметрии относительно оси абсцисс, затем параллельного переноса на 2 единицы вправо вдоль оси абсцисс и, наконец, параллельного переноса на 3 единицы вверх вдоль оси ординат.
Итак, график квадратного трёхчлена — парабола. Абсцисса вершины этой параболы —
x_{\mbox{в}}=-\frac{b}{2a}.
Если
a\gt0,
ветви параболы направлены вверх, если
a\lt0~\tire
вниз.
Если дискриминант квадратного трёхчлена положителен, то парабола пересекает ось абсцисс в двух точках (абсциссы этих точек — корни квадратного уравнения
ax^{2}+bx+c=0),
если меньше нуля — то не имеет с осью абсцисс ни одной общей точки, если равен нулю — парабола имеет с осью абсцисс ровно одну общую точку (в этом случае говорят, что парабола касается оси абсцисс). В последнем случае квадратный трёхчлен представляет собой полный квадрат, т. е.
y=a(x-d)^{2}.

Задачи

4.1. Постройте графики следующих функций:
\mbox{а)}~~y=\frac{1}{2}x^{2};~
\mbox{б)}~~y=3x^{2}+1;~
\mbox{в)}~~y=9-x^{2};~
\mbox{г)}~~y=-\frac{1}{3}x^{2}+3;~
\mbox{д)}~~y=(x+1)^{2};~
\mbox{е)}~~y=3(x-2)^{2};~
\mbox{ж)}~~y=-(x+2)^{2}+1;~
\mbox{з)}~~y=\frac{1}{2}(4-x)^{2}-3;~
\mbox{и)}~~y=-(x+3)^{2}-2;~
\mbox{к)}~~y=-4x^{2}+4x+1;~
\mbox{л)}~~y=x^{2}-6x+11;~
\mbox{м)}~~y=x^{2}+2x-3;~
\mbox{н)}~~y=x^{2}+x;~
\mbox{о)}~~y=-x^{2}+8x-10;~
\mbox{п)}~~y=2x^{2}-4x+1;~
\mbox{р)}~~y=3x^{2}+6x-2.
4.2. Постройте графики следующих функций:
\mbox{а)}~~y=x^{2}-2|x|;~
\mbox{б)}~~y=|x^{2}-2x|;~
\mbox{в)}~~y=|x^{2}-2|x||;~
\mbox{г)}~~y=|(x+2)(x-5)|;~
\mbox{д)}~~y=x^{2}-2|x|-8;~
\mbox{е)}~~y=|x^{2}-2x-8|;~
\mbox{ж)}~~y=|x^{2}- 2|x|- 8|;~
\mbox{з)}~~y=(x-2)|x|;~
\mbox{и)}~~y=|x+1|(x-1);~
\mbox{к)}~~y=x^{2}+2|x-1|;~
\mbox{л)}~~y=-x^{2}+|3-x|.
4.3. Сколько общих точек могут иметь графики функций:
\mbox{а)}~~y=ax^{2}+bx+c~~\mbox{и}~~y=a_{1}x^{2}+ b_{1}x+c_{1};~
\mbox{б)}~~y=k|x-d|+e~~\mbox{и}~~y=k_{1}|x-d_{1}|+e_{1};~
\mbox{в)}~~y=ax^{2}+bx+c~~\mbox{и}~~y=k|x-d|+e?
4.4. Прямая
y=kx+t
пресекает параболу
y=ax^{2}+bx+c
в двух точках. Известно, что
k,
t,
a,
b,
c
и обе координаты одной из точек пересечения — рациональные числа. Верно ли, что обе координаты второй точки пересечения также рациональны?
4.5. Изобразите на координатной плоскости множество точек, координаты которых удовлетворяют следующему условию:
\mbox{а)}~~|y|\ge x^{2};~
\mbox{б)}~~|y|\le|x^{2}-9|;~
\mbox{в)}~~|y-1|\le x^{2}-2|x|.
4.6. Для каждого
a
определите число решений следующего уравнения:
\mbox{а)}~~x^{2}-2x=a;~
\mbox{б)}~~|x^{2}-4x-5|=a;~
\mbox{в)}~~|x^{2}+2|x|-8|=a;~
\mbox{г)}~~6x-9-x^{2}=a|x-3|;~
\mbox{д)}~~|x+3|-a|x+1|=3.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 5. Квадратные уравнения

Определение. Уравнение вида
ax^{2}+bx+c=0
(a \ne 0)
называется квадратным.
Рассмотрим несколько конкретных квадратных уравнений и найдём их корни.
Пример 1. 
x^{2}-9=0 ~\Leftrightarrow{}
(x-3)(x+3)=0~\Leftrightarrow~
\sovok{x=3,\\x=-3.}
Можно и так:
x^{2}-9=0~\Leftrightarrow{}
x^{2}=9~\Leftrightarrow{}
|x|=3~\Leftrightarrow{}
\sovok{x=3,\\x=-3.\\}
Пример 2. 
5x^{2}-3x=0 ~\Leftrightarrow{}
x(5x-3)=0 ~\Leftrightarrow{}
\sovok{x=0,\\x=\frac{3}{5}.\\}
Пример 3. 
x^{2}-2x-3=0 ~\Leftrightarrow{}
x^{2}-2x+1-4=0~\Leftrightarrow{}
(x-1)^{2}-4=0~ \Leftrightarrow{}
(x-1-2)(x-1+2)=0~ \Leftrightarrow{}
(x-3)(x+1)=0~ \Leftrightarrow{}
\sovok{x=3,\\x=-1.\\}
Пример 4. 
x^{2}+3x-3=0 ~\Leftrightarrow{}
x^{2}+2\cdot \frac{3}{2}x + \frac{9}{4}-\frac{9}{4}-3=0 ~\Leftrightarrow{}
\left(x+\frac{3}{2}\right)^{2}-\frac{21}{4}=0 ~\Leftrightarrow{}
\left(x+\frac{3}{2}-\frac{\sqrt{21}}{2}\right) \left(x+\frac{3}{2}+\frac{\sqrt{21}}{2}\right)=0~\Leftrightarrow{}
\sovok{ x=-\frac{3}{2}+\frac{\sqrt{21}}{2},\\ x=-\frac{3}{2}-\frac{\sqrt{21}}{2}.\\}
Пример 5. 
x^{2}-4x+6=0 ~\Leftrightarrow{}
x^{2}-4x+4+2=0~\Leftrightarrow{}
(x-2)^{2}+2=0.
Последнее уравнение не имеет решений, так как для каждого
x
левая часть положительна.

Формула корней квадратного уравнения

Попытаемся теперь решить произвольное квадратное уравнение.
ax^{2}+bx+c=0 ~\Leftrightarrow{}
a\left(x^{2}+\frac{b}{a}x+\frac{c}{a}\right)=0 ~\Leftrightarrow{}
x^{2}+ \frac{b}{a}x+\frac{c}{a}=0 ~\Leftrightarrow{}
x^{2}+ 2\frac{b}{2a}x+\frac{b^{2}} {4a^{2}}-\frac{b^{2}}{4a^{2}}+ \frac{c}{a}=0 ~\Leftrightarrow{}
\left(x+\frac{b}{2a}\right)^{2}- \frac{b^{2}}{4a^{2}}+\frac{c}{a}=0 ~\Leftrightarrow{}
\left(x+\frac{b}{2a}\right)^{2}-\frac{b^{2}- 4ac}{4a^{2}}=0.
Дальнейшее зависит от знака выражения
b^{2}-4ac
(оно называется дискриминантом и обозначается буквой
D).
Если
D \lt 0,
то квадратное уравнение не имеет решений. В этом случае левая часть последнего уравнения положительна для всех
x.
Если же
D \ge 0,
то
\left(x+\frac{b}{2a}\right)^{2}-\frac{b^{2}-4ac}{4a^{2}}=0~\Leftrightarrow{}
\left(x+\frac{b}{2a}\right)^{2}-\frac{D}{4a^{2}}=0~\Leftrightarrow{}
\left(x+\frac{b}{2a}-\frac{\sqrt{D}}{2a}\right) \left(x+\frac{b}{2a}+\frac{\sqrt{D}}{2a}\right)=0 ~\Leftrightarrow{}
\sovok{ x=\frac{-b+\sqrt{D}}{2a},\\ x=\frac{-b-\sqrt{D}}{2a}.\\}
В случае
D \ge 0
можно кратко записать корни квадратного уравнения в таком виде:
x=\frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a}.
Полезно помнить и такой вид этой формулы:
x=\frac{ -\frac{b}{2} \pm \sqrt{\left(\frac{b}{2}\right)^{2}-ac}}{a}.
Заметим, что при
D=0
оба полученных корня равны между собой.
Итак, если дискриминант квадратного уравнения
ax^{2}+ bx+c=0
отрицателен, то уравнение не имеет решений; если положителен, то уравнение имеет два различных корня, если равен 0, то один корень.
Хотя полученные формулы верны для любого квадратного уравнения, их не имеет смысла применять при решении неполных квадратных уравнений, т. е. в случаях когда коэффициенты
b
или
c
равны 0 (см. примеры 1 и 2).
Если
a=1,
квадратное уравнение называется приведённым. Ясно, что разделив обе части любого квадратного уравнения на
a
(a \ne 0),
мы получим приведённое квадратное уравнение. Такое уравнение обычно записывают так:
x^{2}+px+q=0
\left(\mbox{здесь}~ p=\frac{b}{a}{,}~q=\frac{c}{a}\right).
Формулы для решения приведённого квадратного уравнения (если
D=p^2-4q \ge 0)
можно записать так:
x=-\frac{p}{2} \pm \sqrt{\left(\frac{p}{2}\right)^{2}-q}.

Разложение квадратного трёхчлена на множители

Определение. Функция
y=ax^{2}+ bx+c
(a \ne 0)
называется квадратным трёхчленом.
Дискриминант квадратного трёхчлена — это дискриминант соответствующего квадратного уравнения
ax^{2}+ bx+c=0.
Теорема. Если
D \ge 0,
то для каждого
x
верно равенство
ax^{2}+ bx+c=a(x-x_{1})(x-x_{2}),
где
x_{1}
и
x_{2}~\tire
корни уравнения
ax^{2}+ bx+c=0.
Для доказательства этой теоремы достаточно почти дословно повторить рассуждения, с помощью которых получены формулы для корней квадратного уравнения.

Теорема Виета

Теорема. Сумма корней приведенного квадратного уравнения
x^{2}+px+q=0
равна второму коэффициенту с противоположным знаком, а произведение — свободному члену, т. е.
x_{1}+x_{2}=-p,\qquad x_{1}\cdot x_{2}=q.
Для доказательства достаточно сложить и перемножить корни приведённого квадратного уравнения
x_{1}=-\frac{p}{2}+\sqrt{\left(\frac{p}{2}\right)^{2}-q}~
и 
x_{2}=-\frac{p}{2}-\sqrt{\left(\frac{p}{2}\right)^{2}-q}.
Теорема, обратная теореме Виета. Любые два числа
x_{1}
и
x_{2}
являются корнями приведённого квадратного уравнения
x^{2}-(x_{1}+x_{2})x+x_{1}x_{2}=0.
При подстановке вместо
x
в левую часть этого уравнения каждого из чисел
x_{1}
и
x_{2}
получим верное числовое равенство.

Задачи

5.1. Решите уравнения:
\mbox{а)}~~x^{2}-x-2=0;~~
\mbox{б)}~~5x^{2}-3x-2=0;~~
\mbox{в)}~~9x^{2}-4=0;~~
\mbox{г)}~~x^{2}+8x=0;~~
\mbox{д)}~~{-\frac{1}{2}}x+3x^{2}=11;~~
\mbox{е)}~~3x^{2}+8=x;~~
\mbox{ж)}~~2x^{2}-3x-1=0;~~
\mbox{з)}~~9x^{2}+4=12x;~~
\mbox{и)}~~4x^{2}-9x-13=0;~~
\mbox{к)}~~30x^{2}-11x+1=0;~~
\mbox{л)}~~(x-1)(x+2)=2x;~~
\mbox{м)}~~(3x-1)(2x+3)=(x+9)(2x+5).
5.2. Решите уравнения:
\mbox{а)}~~1996x^{2}-1000x-996=0;~~
\mbox{б)}~~x^{2}-1997x+1996=0;~~
\mbox{в)}~~x^{2}-(\sqrt{2}+\sqrt{3})x+\sqrt{6}=0;~~
\mbox{г)}~~\sqrt{2}x^{2}+(1+\sqrt{2})x+1=0;~~
\mbox{д)}~~x^{2} -(8!+ 90)x+10!=0.
5.3. Решите уравнения относительно
x\colon
\mbox{а)}~~x^{2}-(a-2b)x-2ab=0;~~
\mbox{б)}~~(a^{2}-b^{2})x^{2}-2ax+1=0~ (|a| \ne |b|);~~
\mbox{в)}~~(a-b)^{2}x^{2}-(a^{2}-b^{2})x+ab=0~ (a \ne b);~~
\mbox{г)}~~x^{2}+a(a-1)(a^{2}+a+1)x-a^{5}=0.
5.4. Разложите на множители выражения:
\mbox{а)}~~7x^{2}-3x-4;~~
\mbox{б)}~~6x-5-x^{2};~~
\mbox{в)}~~3x^{2}-10x+2;~~
\mbox{г)}~~9x-x^{2};~~
\mbox{д)}~~(2x-1)^{2}-5(2x-1)+6;~~
\mbox{е)}~~x^{4}-13x^{2}+36;~~
\mbox{ж)}~~x^{6}-9x^{3}+8;~~
\mbox{з)}~~(x^{2}-2x)^{2}-2(x^{2}-2x)-3;~~
\mbox{и)}~~5x^{2}-6xy+y^{2};~~
\mbox{к)}~~(x^{2}-2x)(x^{2}-2x-2)-3;~~
\mbox{л)}~~(x-1)(x-3)(x+5)(x+7)-297;~~
\mbox{м)}~~(12x-1)(6x-1)(4x-1)(3x-1)-5;~~
\mbox{н)}~~4x^{4}+3x^{2}+1.
5.5. Решите уравнения:
\mbox{а)}~~(x-1)^{2}+|x-1|-2=0;~~
\mbox{б)}~~x^{4}-100x^{2}+99=0;~~
\mbox{в)}~~3x-2=\left|\frac{5x-1}{x+3}\right|;~~
\mbox{г)}~~1+(b^{2}-4a^{2})x^{2}-4a^{2}b^{2}x^{4}=0~ (ab \ne 0);~~
\mbox{д)}~~\frac{1}{x^{2}+2x-3}+\frac{18}{x^{2}+2x+2}=\frac{18}{x^{2}+2x+1};~~
\mbox{е)}~~\frac{3}{x}+\frac{1}{x-1}+\frac{4}{x-2}+\frac{4}{x-3} +\frac{1}{x-4}+\frac{3}{x-5}=0;~~
\mbox{ж)}~~x^{2}+5x+6=\frac{15(x^{2}+3x+6)}{x^{2}+x};~~
\mbox{з)}~~\frac{4x}{4x^{2}-8x+7}+\frac{3x}{4x^{2}-10x+7}=1;~~
\mbox{и)}~~(x+2)^{4}+x^{4}=82.
5.6. Найдите наименьшее значение следующего выражения:
\mbox{а)}~~2x^{2}+1;~~
\mbox{б)}~~x^{2}-2x+5;~~
\mbox{в)}~~x^{2}-3x+1;~~
\mbox{г)}~~2x^{2}-4x+3;~~
\mbox{д)}~~x^{2}-x;~~
\mbox{е)}~~3x^{2}+5x-1.
5.7. Найдите наибольшее значение следующего выражения:
\mbox{а)}~~3-2x^{2};~~
\mbox{б)}~~4x+3-x^{2};~~
\mbox{в)}~~5x-2-x^{2};~~
\mbox{г)}~~9-6x-2x^{2};~~
\mbox{д)}~~3x-x^{2};~~
\mbox{е)}~~4+7x-3x^{2};~~
\mbox{ж)}~~\frac{1}{x^{2}-x+1}.
5.8. Найдите наибольшее значение
ab,
если
a+2b=1.
5.9. Пусть
x_{1}
и
x_{2}~\tire
отличные от нуля корни квадратного уравнения
ax^{2}+ bx+c=0.
Докажите, что числа
\frac{1}{x_{1}}
и
\frac{1}{x_{2}}~\tire
корни квадратного уравнения
cx^{2}+ bx+a=0.
5.10. Пусть
x_{1}
и
x_{2}~\tire
корни квадратного уравнения
ax^{2}+bx +c= 0.
Не пользуясь формулой для корней квадратного уравнения, вычислите:
\mbox{а)}~~\frac{1}{x_{1}}+\frac{1}{x_{2}};~~
\mbox{б)}~~x^{2}_{1}+x^{2}_{2};~~
\mbox{в)}~~x^{3}_{1}+x^{3}_{2};~~
\mbox{г)}~~x^{4}_{1}+x^{4}_{2}.
5.11. Известно, что
p
и
q~\tire
корни квадратного уравнения
x^{2}+px+q=0.
Найдите
p
и
q.
5.12. Пусть
D~\tire
дискриминант квадратного уравнения
ax^{2}+bx+c=0.
Имеет ли это уравнение корни и каковы их знаки, если:
\mbox{а)}~~D\gt0{,}~a\gt0{,}~b\gt0{,}~c\gt0;~~
\mbox{б)}~~D\gt0{,}~a\gt0{,}~b\lt0{,}~c\gt0;~~
\mbox{в)}~~a\gt0{,}~c\lt0;~~
\mbox{г)}~~a\lt0{,}~c\gt0;~~
\mbox{д)}~~ac\lt0.
5.13. Найдите все значения
a,
при каждом из которых следующее уравнение имеет ровно один корень:
\mbox{а)}~~x^{2}-6x-a=0;~~
\mbox{б)}~~x^{2}-2ax+a=0;~~
\mbox{в)}~~4ax^{2}-4x+1=0;~~
\mbox{г)}~~(a-1)x^{2}+2ax-a=1;~~
\mbox{д)}~~(2-a)x^{2}-(a+1)x+a=1.
5.14. Найдите все значения
a,
при каждом из которых следующее уравнение имеет два положительных корня:
\mbox{а)}~~x^{2}-4x+a=0;~~
\mbox{б)}~~x^{2}-2(a+1)x+a^{2}+2=0;~~
\mbox{в)}~~x^{2}-(a^{2}+ 2)x+a^{2}+1=0.
5.15. Найдите все значения
a,
при каждом из которых следующее уравнение имеет два корня разных знаков:
\mbox{а)}~~x^{2}-(3a+1)x-a^{2}=0;~~
\mbox{б)}~~ax^{2}+(2a-1)x-a=0;~~
\mbox{в)}~~ax^{2}-(a-1)^{2}x+a=2.
5.16. Найдите все пары целых чисел
x
и
y,
удовлетворяющих следующему уравнению:
\mbox{а)}~~x^{2}-y^{2}=3;~~
\mbox{б)}~~x^{2}-9y^{2}=7;~~
\mbox{в)}~~x^{2}+xy-6y^{2}=6.
5.17. Изобразите на координатной плоскости множество точек, координаты которых удовлетворяют следующему условию:
\mbox{а)}~~x^{2}-x-6=0;~~
\mbox{б)}~~(x-2y)(x+y-3)=0;~~
\mbox{в)}~~4x^{2}-5xy+y^{2}=0;~~
\mbox{г)}~~x^{4}-10x^{2}y^{2}+9y^{4}=0.
5.18. а) Докажите, что для всех
a,
b
и
c
уравнение
(x-a)(x-b)+(x-b)(x-c)+(x-c)(x-a)=0
имеет решение.
б) Докажите тождество
\frac{(x-b)(x-c)}{(a-b)(a-c)}+\frac{(x-c)(x-a)}{(b-c)(b-a)}+\frac{(x-a)(x-b)}{(c-a)(c-b)}=1.
5.19. Составьте уравнение прямой, проходящей через точку
(2; -2)
и касающейся параболы
y=x^{2}-6x+10.
5.20. Решите уравнение
x^{2}-10[x]+9=0,
где
[x]~\tire
целая часть
x.
5.21. Найдите область изменения следующих функций:
\mbox{а)}~~y=\frac{1}{x^{2}-4};~~
\mbox{б)}~~y=\frac{x+1}{x^{2}+2x+2};~~
\mbox{в)}~~y=\frac{3x-1}{9x^{2}-3x+4}.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 6. Квадратные неравенства

Определение. Квадратными неравенствами называются неравенства
ax^{2}+bx+c\gt0,~
ax^{2}+bx+c\ge0,~
ax^{2}+bx+c\lt0,~
ax^{2}+bx+c\le0,
где
a \ne 0.
Решить квадратное неравенство — это значит найти все его корни (решения), т. е. все числа, удовлетворяющие неравенству.
Геометрический смысл: указать абсциссы всех точек графика квадратного трёхчлена
y=ax^{2}+bx+c,
ординаты которых положительны (неотрицательны, отрицательны, неположительны).
Квадратные неравенства можно решать, используя свойства модуля, например:
x^{2}-9\lt0~~\Leftrightarrow{}
x^{2}\lt9~~\Leftrightarrow{}
|x|\lt3~~\Leftrightarrow{}
{-3}\lt x\lt3.
В более сложных случаях можно выделить полный квадрат, например:
x^{2}-4x+3\ge0~~\Leftrightarrow{}
x^{2}-4x+4-1\ge0~~\Leftrightarrow{}
(x-2)^{2}-1\ge0~~\Leftrightarrow{}
(x-2)^{2}\ge1~~\Leftrightarrow{}
|x-2|\ge1~~\Leftrightarrow{}
\sovok{x\ge3,\\x\le1;\\}
-2x^{2}+3x+4\ge0~~\Leftrightarrow{}
x^{2}-\frac{3}{2}x-2\le0~~\Leftrightarrow{}
x^{2}-2\cdot\frac{3}{4}x+\frac{9}{16}-\frac{9}{16}-2\le0~~\Leftrightarrow{}
\left(x-\frac{3}{4}\right)^{2}-\frac{41}{16}\le0~~\Leftrightarrow{}
\left(x-\frac{3}{4}\right)^{2}\le\frac{41}{16}~~\Leftrightarrow{}
\left|x-\frac{3}{4}\right|\le\frac{\sqrt{41}}{4}~~\Leftrightarrow{}
\frac{3}{4}-\frac{\sqrt{41}}{4}\le x\le\frac{3}{4}+\frac{\sqrt{41}}{4}~~\Leftrightarrow{}
\frac{3-\sqrt{41}}{4}\le x\le\frac{3+\sqrt{41}}{4}.
Рассмотрим на следующем примере ещё один способ решения квадратных неравенств.
Пример 1.  Решите неравенство
x^{2}-x-2\gt0.
Разложив на множители левую часть неравенства, получим
x^{2}-x-2\gt0~~\Leftrightarrow{}
(x+1)(x-2)\gt0~~\Leftrightarrow{}
\sovok{\syst{x+1\gt0,\\x-2\gt0,\\}\\\syst{x+1\lt0,\\x-2\lt0\\}\\}~~\Leftrightarrow{}
\sovok{\syst{x\gt-1,\\x\gt2,\\}\\\syst{x\lt-1,\\x\lt2\\}\\}~~\Leftrightarrow{}
\sovok{x\gt2,\\x\lt-1.\\}
Ответ:
(-\infty;-1)\cup(2;+\infty).
Это же неравенство можно решить, используя изученные свойства квадратного трёхчлена.
График квадратного трёхчлена
y=x^{2}-x-2~\tire
парабола, её ветви направлены вверх (коэффициент при
x^{2}
положителен), абсциссы точек пересечения с осью
Ox\colon
x_{1}=-1,
x_{2}=2
(корни квадратного уравнения
x^{2}-x-2=0).
Все точки оси абсцисс, для которых парабола находится выше этой оси (т. е. решения данного неравенства), расположены вне промежутка между корнями
x_{1}
и
x_{2}.
Значит, множество решений данного неравенства — объединение открытых лучей:
(-\infty;-1)\cup(2;+\infty).
Записывать решение лучше так:
x^{2}-x-2\gt0~~\Leftrightarrow{}
(x+1)(x-2)\gt0~~\Leftrightarrow{}
\sovok{x\gt2,\\x\lt-1.\\}
Ответ:
(-\infty;-1)\cup(2;+\infty).
Запись такого решения должна сопровождаться графической иллюстрацией и необходимыми вспомогательными вычислениями (нахождение корней соответствующего квадратного уравнения и т. п.).
Квадратные неравенства можно решать любым из перечисленных выше способов, но чаще всего мы будем пользоваться последним.
Пример 2.  Решите неравенство
3x^{2}-2x+1\gt0.
График квадратного трёхчлена
y=3x^{2}-2x+1~\tire
парабола, её ветви направлены вверх (коэффицинт при
x^{2}
положителен), она не пересекает ось абсцисс, так как уравнение
3x^{2}-2x+1=0
не имеет решений (его дискриминант отрицателен). Поэтому парабола расположена выше оси
Ox
для всех точек оси абсцисс. Следовательно, данное неравенство истинно для всех
x.
Ответ:
x~\tire
любое.
Пример 3.  Решите неравенство
4x^{2}+4x+1\le0.
4x^{2}+4x+1\le0~~\Leftrightarrow{}
(2x+1)^{2}\le0~~\Leftrightarrow{}
x=-\frac{1}{2}.
Ответ:
x=-\frac{1}{2}.
Рассмотрим квадратное неравенство
ax^{2}+bx+c\gt0.
Если
a \gt 0
и
D \ge 0,
то множество его решений — объединение лучей
(-\infty;x_{1})\cup(x_{2};+\infty),
где
x_{1}\le x_{2}~\tire
корни соответствующего квадратного уравнения
ax^{2}+bx+c=0.
Если
a\gt0,
D\lt0,
то неравенство истинно для всех
x.
Рассмотрим квадратное неравенство
ax^{2}+bx+c\lt0.
Если
a\gt0
и
D\gt0,
то множество его решений — интервал
(x_{1};x_{2}),
где
x_{1}\lt x_{2}~\tire
корни соответствующего квадратного уравнения
ax^{2}+bx+c=0.
Если
a \gt 0,
D \le 0,
то неравенство не имеет решений.
Случаи, когда
a\lt0,
мы не рассматриваем, поскольку можно всегда добиться того, чтобы коэффициент при
x^{2}
в квадратном неравенстве был положительным (умножив обе части этого неравенства на
-1
и поменяв знак неравенства на противоположный).
Рассмотрите самостоятельно неравенства
ax^{2}+bx+c\le0
и
ax^{2}+bx+c\ge0.

Задачи

6.1. Решите неравенства:
\mbox{а)}~~(x+4)(x-5) \gt 0;~~
\mbox{б)}~~(3x-1)(x+2) \le 0;~~
\mbox{в)}~~(x+5)(x-8) \lt 0;~~
\mbox{г)}~~(2-x)(2x+5) \le 0;~~
\mbox{д)}~~{-2}(1-x)(3-x)\le 0;~~
\mbox{е)}~~5(x+3)(x+2) \lt 0;~~
\mbox{ж)}~~(2x-5)(2-x) \le 0;~~
\mbox{з)}~~(x-4)(3-4x) \gt 0;~~
\mbox{и)}~~(3x-1)(5-x) \gt 0;~~
\mbox{к)}~~(3-2x)(3-x) \gt 0;~~
\mbox{л)}~~(x+ 9)(1-5x) \ge 0;~~
\mbox{м)}~~\frac{(1 -3x)x}{4} \le 0.
6.2. Решите неравенства:
\mbox{а)}~~x^{2}- x-2 \lt 0;~~
\mbox{б)}~~5x^{2}- 4x-1 \ge 0;~~
\mbox{в)}~~3x^{2}+ 5x-8 \gt 0;~~
\mbox{г)}~~4x^{2}-x \le 0;~~
\mbox{д)}~~2x+5-7x^{2}\lt 0;~~
\mbox{е)}~~16-x^{2} \le 0;~~
\mbox{ж)}~~2x^{2}- 3x+1 \ge 0;~~
\mbox{з)}~~x^{2}+ 3x+2 \lt 0;~~
\mbox{и)}~~2x-5-x^{2}\lt 0;~~
\mbox{к)}~~3x-1 \ge x^{2};~~
\mbox{л)}~~\frac{2}{3}x^{2} -4x +1 \gt 0;~~
\mbox{м)}~~x^{2}+9 \ge 0;~~
\mbox{н)}~~x^{2}- 4x+4 \le 0;~~
\mbox{о)}~~9x^{2}+ 6x+1 \gt 0;~~
\mbox{п)}~~x^{2}- 2x+1 \ge 0;~~
\mbox{р)}~~4x^{2}- 12x+9 \lt 0;~~
\mbox{с)}~~6x-x^{2} \le 9;~~
\mbox{т)}~~16x^{2}+8x \le -1.
6.3. Решите неравенства относительно
x\colon
\mbox{а)}~~x^{2}-2ax+a^{2}-1 \gt 0;~~
\mbox{б)}~~x^{2}-3ax+2a^{2} \le 0{,}~\mbox{если}~a \gt 0;~~
\mbox{в)}~~(2a^{2}+a-1)x^{2}-3ax+1 \lt 0{,}~\mbox{если}~a \gt 2;~~
\mbox{г)}~~x^{2}-a(a+2)x+a^{3} \ge 1;~~
\mbox{д)}~~x^{2}-2ax-b^{2}+a^{2} \lt 0{,}~\mbox{если}~b \lt 0.
6.4. Решите неравенства:
\mbox{а)}~~\frac{1}{x^{2}- 2x+1} \gt 0;~~
\mbox{б)}~~\frac{4x^{2}+1}{x+9} \lt 0;~~
\mbox{в)}~~{-}\frac{4}{x-x^{2}} \le 0;~~
\mbox{г)}~~\frac{x^{2}+8}{3-x} \lt 0;~~
\mbox{д)}~~\frac{x-5-x^{2}}{5x^{2}-3x-2} \gt 0;~~
\mbox{е)}~~\frac{7x^{2}- 4x-3}{3x^{2}+ 1} \le 0;~~
\mbox{ж)}~~\frac{9-4x^{2}}{2x^{2}- 2x +1} \gt 0;~~
\mbox{з)}~~x^{4}-2x^{2}-8 \le 0;~~
\mbox{и)}~~9+8x^{2}-x^{4} \lt 0;~~
\mbox{к)}~~\frac{3x-2}{x^{2}+ 1} \gt \frac{x^{2}}{x^{2}+ 1}.
6.5. Решите уравнения:
\mbox{а)}~~x^{2}=|x-1|;~~
\mbox{б)}~~|x^{2}-x-2|=x^{2}-x-2;~~
\mbox{в)}~~|3x^{2}-4x+1|=4x-1-3x^{2};~~
\mbox{г)}~~|x^{2}-1|=x+3.
6.6. Решите неравенства:
\mbox{а)}~~(x+2)^{2}+|x+2|-6 \le 0;~~
\mbox{б)}~~|x^{2}-x| \gt 2;~~
\mbox{в)}~~x^{2}-2|x-1| \lt 4;~~
\mbox{г)}~~|2x^{2}-3x+1| \le -2x^{2}+3x-1;~~
\mbox{д)}~~|x-3|+|x+2| \lt 8+2x-x^{2};~~
\mbox{е)}~~|x^{2}-2|x|-3| \gt 3.
6.7. Пусть
f(x)
и
g(x)~\tire
некоторые функции. Докажите следующие утверждения:
\mbox{а)}~~|f(x)|\gt|g(x)|{~}\Leftrightarrow~f^{2}(x)\gt g^{2}(x);~~
\mbox{б)}~~|f(x)|\lt g(x){~}\Leftrightarrow~\syst{g(x)\gt0,\\f^{2}(x)\lt g^{2}(x);\\}~~
\mbox{в)}~~|f(x)|\gt g(x){~}\Leftrightarrow~\sovok{\syst{g(x)\ge0,\\f^{2}(x)\gt g^{2}(x),\\}\\g(x)\lt 0;}
\mbox{г)}~~|f(x)|\lt g(x){~}\Leftrightarrow~\syst{f(x)\lt g(x),\\f(x)\gt-g(x);\\}~~
\mbox{д)}~~|f(x)|\gt g(x){~}\Leftrightarrow~\sovok{f(x)\gt g(x),\\f(x)\lt-g(x).\\}
6.8. Решите неравенства:
\mbox{а)}~~|x-2|\lt2x-1;~~
\mbox{б)}~~|3x-7|\ge x+3;~~
\mbox{в)}~~|5x-2|\le|2x+1|;~~
\mbox{г)}~~\left|\frac{1-x}{x+1}\right|\gt3;~~
\mbox{д)}~~\left|\frac{x+4}{2x-3}\right|\le6;~~
\mbox{е)}~~\sqrt{9x^{2}-6x+1}\lt7-x;~~
\mbox{ж)}~~||x^{2}-8x+2|-x^{2}|\ge 2x+2;~~
\mbox{з)}~~||2x^{2}-x|-3|\le2x^{2}+x+5;~~
\mbox{и)}~~||x^{3}-x-1|-5|\ge x^{3}+x+8;~~
\mbox{к)}~~\frac{|x-4|-|x-1|}{|x-3|-|x-2|}\lt\frac{|x-3|+|x-2|}{|x-4|};~~
\mbox{л)}~~\frac{|x+2|-|x+5|}{|x+3|-|x+4|}\lt\frac{|x+3|+|x+4|}{|x+5|}.
6.9. Найдите все
x,
при которых хотя бы одно из двух выражений
|x-3|(|x-4|-|x-3|)-6x\quad \mbox{и}\quad |x|(|x|-|x-7|)+21
неположительно и при этом его модуль не меньше модуля другого.
6.10. Парабола
y=1996x^{2}-1940x-57
пересекает ось абсцисс в точках
x_{1}
и
x_{2}.
Не находя
x_{1}
и
x_{2},
определите, где на этой оси расположены точки 0; 1;
-1;
-13;
1996 (т. е. лежат ли они внутри промежутка между корнями или вне).
6.11. Определите знаки коэффициентов
a,
b
и
c
квадратного трёхчлена
y=ax^{2}+bx+c,
если его график имеет следующий вид:
а)    
б)    
в)    
г)    
д)    
е)    
6.12. Найдите все значения
a,
при каждом из которых следующее уравнение имеет два различных положительных корня:
\mbox{а)}~~x^{2}-(a-1)x+a-2=0;~~
\mbox{б)}~~x^{2}+2(a-3)x+a+9=0.
6.13. Найдите все значения
a,
при каждом из которых следующее неравенство истинно для всех
x\colon
\mbox{а)}~~x^{2}+2(1-2a)x+2-a \gt 0;~~
\mbox{б)}~~(a+1)x^{2}-2(3a-1)x+3 \gt a;~~
\mbox{в)}~~(a-1)x^{2}-2(a-1)x+3a-5 \lt 0;~~
\mbox{г)}~~(a^{2}-a+1)x^{2}+(1-5a)x+3 \ge 0.
6.14. Для каких
a
корни квадратного уравнения
3x^{2}+2(a-1)x+1=0
существуют, причём один из них больше 1, а второй — меньше 1?
6.15. Известно, что
a(a+b+c) \lt 0.
Докажите, что квадратное уравнение
ax^{2}+bx+c=0
имеет решение.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 7. Метод интервалов

 Задачи:

Решение дробно-линейных неравенств

Дробно-линейным неравенством мы будем называть неравенство вида
\frac{ax + b}{cx + d} \gt 0,
a \ne 0,
c \ne 0
(вместо знака
\mbox{«}{\gt}\mbox{»}
могут стоять знаки
\mbox{«}{\ge}\mbox{»},
\mbox{«}{\lt}\mbox{»},
\mbox{«}{\le}\mbox{»}).
Дробь положительна, если числитель и знаменатель имеют одинаковые знаки, поэтому
\frac{ax+b}{cx+d} \gt 0 ~\Leftrightarrow~ \sovok{ \syst{ ax+b \gt 0,\\ cx+d \gt 0,\\}\\ \syst{ ax+b \lt 0,\\ cx+d \lt 0.\\}\\}
Произведение двух сомножителей положительно, если сомножители также имеют одинаковые знаки, поэтому
(ax+b)(cx+d) \gt 0 ~\Leftrightarrow~ \sovok{ \syst{ ax+b \gt 0,\\ cx+d \gt 0.\\}\\ \syst{ ax+b \lt 0,\\ cx+d \lt 0.\\}\\}
Следовательно, неравенство
\frac{ax + b}{cx + d} \gt 0
равносильно неравенству
(ax + b)(cx + d) \gt 0
(оба они равносильны одной и той же совокупности двух систем линейных неравенств), т. е.
\frac{ax + b}{cx + d} \gt 0 ~\Leftrightarrow~ (ax + b)(cx + d) \gt 0.
Аналогично
\frac{ax + b}{cx + d} \lt 0 ~\Leftrightarrow~ (ax + b)(cx + d) \lt 0.
В случае нестрогого неравенства имеем
\frac{ax+b}{cx+d} \ge 0 ~\Leftrightarrow~ \syst{ (ax+b)(cx+d) \ge 0,\\ x \ne -\frac{d}{c},\\}
а также
\frac{ax+b}{cx+d} \le 0 ~\Leftrightarrow~ \syst{ (ax+b)(cx+d) \le 0,\\ x \ne -\frac{d}{c}.\\}
В последних двух случаях условие
x \ne -\frac{d}{c}
обязательно, поскольку при
x = -\frac{d}{c}
неравенства
(ax + b)(cx + d) \ge 0
и
(ax + b)(cx + d) \le 0
истинны, а неравенства
\frac{ax + b}{cx + d} \ge 0
и
\frac{ax + b}{cx + d} \le 0
не имеют смысла.
Пример 1.  Решите неравенство
\frac{3x + 5}{x - 2} \lt 0.
Решение.
\frac{3x + 5}{x - 2} \lt 0 ~\Leftrightarrow~ (3x + 5)(x - 2) \lt 0 ~\Leftrightarrow~ \frac{5}{3} \lt x \lt 2.
Пример 2.  Решите неравенство
\frac{x + 4}{1 - x} \le 0.
Решение.
\frac{x + 4}{1 - x} \le 0 ~\Leftrightarrow~ \syst{ (x+4)(1-x) \le 0,\\ x \ne 1\\} ~\Leftrightarrow~ \syst{ \sovok{ x \le -4,\\ x \ge 1,\\}\\ x \ne 1\\} ~\Leftrightarrow~ \sovok{ x \le 4,\\ x\gt 1.\\}
Ответ:
(-\infty ; -4]\cup(1; +\infty ).
Пример 3.  Решите неравенство
\frac{2x - 3}{x + 2} \gt 1.
Решение.
\frac{2x - 3}{x + 2} \gt 1 ~\Leftrightarrow{}
\frac{2x - 3}{x + 2} - 1 \gt 0 ~\Leftrightarrow{}
\frac{2x - 3 - x - 2}{x + 2} \gt 0 ~\Leftrightarrow{}
\frac{x - 5}{x + 2} \gt 0 ~\Leftrightarrow{}
(x - 5)(x + 2) \gt 0 ~\Leftrightarrow{}
\sovok{x \gt 5,\\x \lt -2.\\}
Ответ:
(-\infty ; -2)\cup(5; +\infty ).

Функция y = k/x и её свойства

Функция
y = \frac{k}{x}
определена для всех
x,
отличных от 0. Если
k \ne 0,
она принимает любое отличное от 0 значение, поскольку для каждого фиксированного
y \ne 0
уравнение
y = \frac{k}{x}
имеет единственное решение
x = \frac{k}{y}.
Функция
y = \frac{k}{x}~\tire
нечётная, поскольку
f(-x) = \frac{k}{(-x)} = -\frac{k}{x} = f(-x)
для каждого
x
из области определения.
Пусть
k \gt 0.
Тогда на каждом из промежутков
(-\infty ; 0)
и
(0; +\infty )
функция
y = \frac{k}{x}
убывает. Действительно,
0 \lt x_{1} \lt x_{2} ~\Rightarrow~ \frac{1}{x_{1}} \gt \frac{1}{x_{2}} ~\Rightarrow~ \frac{k}{x_{1}} \gt \frac{k}{x_{2}},
x_{1} \lt x_{2} \lt 0 ~\Rightarrow~ {-}x_{1} \gt -x_{2} \gt 0 ~\Rightarrow~ \frac{1}{-x_{1}} \lt \frac{1}{-x_{2}} ~\Rightarrow~ \frac{1}{x_{1}} \gt \frac{1}{x_{2}} ~\Rightarrow~ \frac{k}{x_{1}} \gt \frac{k}{x_{2}}.
Аналогично, если
k \lt 0,
то на каждом из промежутков
(-\infty ; 0)
и
(0; +\infty )
функция
y = \frac{k}{x}
возрастает. Докажите самостоятельно.
Графики функций
y = \frac{k}{x}
при разных
k
изображены на рисунке.
График функции
y = \frac{k}{x - a} + b
можно получить с помощью уже известных переносов графика функции
y = \frac{k}{x}.
Пример 4.  Постройте график функции
y = \frac{2}{x - 3} + 4.
Решение. Строим сначала график функции
y = \frac{2}{x},
затем переносим его на 3 вправо и на 4 вверх.
Пример 5.  Постройте график функции
y = \frac{x - 3}{x + 2}.
Решение.
\frac{x - 3}{x + 2} = \frac{x + 2 - 5}{x + 2} = 1 - \frac{5}{x + 2}.
Строим сначала график функции
y = -\frac{5}{x},
затем переносим его на 2 влево и на 1 вверх.

Метод интервалов

Если при решении квадратного неравенства удаётся разложить соответствующий квадратный трёхчлен на два различных линейных множителя, то, изобразив схему его графика, мы можем записать ответ, т. е. числовые промежутки оси абсцисс, на которых график выше или ниже оси абсцисс. Рассмотрим теперь случай, когда левая часть неравенства раскладывется в произведение более чем двух линейных сомножителей.
Пример 6.  Решите неравенство
(x^{2} - 16)(x^{2} - x - 2) \gt 0.
Решение.
(x^{2} - 16)(x^{2} - x - 2) \gt 0 ~\Leftrightarrow~ (x - 4)(x + 4)(x + 1)(x - 2) \gt 0.
График функции
f(x) = (x - 4)(x + 4)(x + 1)(x - 2)
имеет ровно четыре общих точки с осью абсцисс:
-4;
-1;
2; 4. Если
x \gt 4,
то каждая скобка нашего произведения положительна, значит, и все произведение положительно. На интервале
(2; 4)
сомножитель
x - 4
отрицателен, а остальные сомножители положительны, значит всё произведение отрицательно. В таком случае говорят, что при переходе через точку
x = 4
функция
f(x)
меняет знак (а график функции
y = f(x)
пересекает в этой точке ось абсцисс). Аналогично установим, что при переходе через точки 2,
-1
и
-4
функция также меняет знак. Следовательно, множеством решений нашего неравенства будет объединение промежутков
(-\infty ; -4)\cup(-1; 2)\cup(4; +\infty ).
Решение удобно записывать так:
(x^{2} - 16)(x^{2} - x - 2) \gt 0 ~\Leftrightarrow{}
(x - 4)(x + 4)(x + 1)(x - 2) \gt 0 ~\Leftrightarrow{}
\sovok{ x\lt -4,\\ -1\lt x\lt 2,\\ x\gt 4.\\}
Ответ:
(-\infty ; -4)\cup(-1; 2)\cup(4; +\infty ).
При этом желателен рисунок с расстановкой знаков функции на оси абсцисс:
Пример 7.  Решите неравенство
(9 - x^{2})(2x + 1) \ge 0.
Решение.
(9 - x^{2})(2x + 1) \ge 0 ~\Leftrightarrow{}
(3 - x)(3 + x)(2x + 1) \ge 0 ~\Leftrightarrow{}
(x-3)(x + 3)\left(x + \frac12\right) \le 0~\Leftrightarrow{}
\sovok{ x \le -3,\\ -\frac{1}{2} \le x \le 3.\\}
Ответ:
(-\infty ; -3]\cup\left[-\frac{1}{2}; 3\right].
Пример 8.  Решите неравенство
(x^{4}- 13x^{2}+ 36)(3x^{2}- 2x + 1) \lt 0.
Решение. Заметим, что
3x^{2}- 2x + 1 \gt 0
для всех
x.
Поэтому
(x^{4}- 13x^{2}+ 36)(3x^{2}- 2x + 1) \lt 0 ~\Leftrightarrow{}
x^{4} - 13x^{2} + 36 \lt 0 ~\Leftrightarrow{}
(x^{2} - 4)(x^{2} - 9) \lt 0 ~\Leftrightarrow{}
(x - 2)(x + 2)(x - 3)(x + 3) \lt 0 ~\Leftrightarrow{}
\sovok{ -3 \lt x \lt -2,\\ 2 \lt x \lt 3.\\}
Ответ:
(-3; -2)\cup(2; 3).
Пример 9.  Решите неравенство
(x^{2} - x - 6)(4x^{2}- 4x + 1) \lt 0.
Решение.
(x^{2} - x - 6)(4x^{2}- 4x + 1) \lt 0 ~\Leftrightarrow{}
(x - 3)(x + 2)(2x - 1)^{2} \lt 0.
Заметим, что при переходе через точку
x = \frac{1}{2}
сомножитель
(2x - 1)^{2}
знак не меняет, поэтому не меняет знак и функция
f(x) = (x - 3)(x + 2)(2x - 1)^{2}
(график функции
y = f(x)
в этой точке касается оси абсцисс). Следовательно, множеством решений нашего неравенства будет объединение промежутков
\left(-2; \frac{1}{2}\right)\cup\left(\frac{1}{2}; 3\right).
Пример 10.  Решите неравенство
\frac{x^{2}}{x + 1} \le 0.
Решение.
\frac{x^{2}}{x + 1} \le 0~\Leftrightarrow{}
\syst{ x^{2}(x+1) \le 0,\\ x \ne -1\\}~\Leftrightarrow{}
\sovok{ x \lt -1,\\ x = 0.\\}
Ответ:
(-\infty ; -1)\cup\{0\}.

Задачи

7.1. Решите неравенства:
\mbox{а)}~~(x+4)(x-5) \gt 0;~~
\mbox{б)}~~(3x-1)(x+2) \le 0;~~
\mbox{в)}~~(x+5)(x-8) \lt 0;~~
\mbox{г)}~~(2-x)(2x+5) \le 0;~~
\mbox{д)}~~(x-4)(3-4x) \gt 0;~~
\mbox{е)}~~{-2}(1-x)(3-x)\le 0;~~
\mbox{ж)}~~\frac{2x-3}{x+1} \gt 0;~~
\mbox{з)}~~\frac{5(x+3)}{x+2} \lt 0;~~
\mbox{и)}~~\frac{3x-1}{5-x} \gt 0;~~
\mbox{к)}~~\frac{3-2x}{3-x} \gt 0;~~
\mbox{л)}~~\frac{x+ 9}{1-5x} \ge 0;~~
\mbox{н)}~~\frac{1-x}{x} \le 0.
7.2. Решите неравенства:
\mbox{а)}~~\frac{5x-1}{x+1} \lt 1;~~
\mbox{б)}~~\frac{2x+1}{x-3} \le 1;~~
\mbox{в)}~~\frac{x+5}{x-8} \lt 2;~~
\mbox{г)}~~\frac{2-x}{2x-5} \le -1;~~
\mbox{д)}~~\frac{x-4}{x+1} \ge 1;~~
\mbox{е)}~~\frac{1-x}{3-x} \gt 3;~~
\mbox{ж)}~~\frac{x}{x+1} \gt 2;~~
\mbox{з)}~~\frac{1}{x} \lt 1;~~
\mbox{и)}~~\frac{2-x}{x} \ge -2.
7.3. Постройте графики функций:
\mbox{а)}~~y = -\frac{3}{x};~~
\mbox{б)}~~y = -\frac{1}{2x};~~
\mbox{в)}~~y = \frac{1}{1 - x};~~
\mbox{г)}~~y = \frac{2}{x+4} - 3;~~
\mbox{д)}~~y = 4 - \frac{1}{x-2};~~
\mbox{е)}~~y = \frac{x+2}{x+1};~~
\mbox{ж)}~~y = \frac{2x+1}{x+2};~~
\mbox{з)}~~y = \frac{2-x}{x-1};~~
\mbox{и)}~~y = \frac{x-3}{1-x}.
7.4. Докажите, что график дробно-линейной функции
y = \frac{ax + b}{cx + d}
при
ad \ne bc
можно получить из графика функции
y = \frac{k}{x}
с помощью параллельного переноса. Укажите такое
k.
7.5. Постройте графики функций:
\mbox{а)}~~y = \frac{2}{|x|};~~
\mbox{б)}~~y = \frac{1}{|x-2|};~~
\mbox{в)}~~y = -\frac{1}{|1-x|};~~
\mbox{г)}~~y = \left|\frac{x+4}{x+3}\right|;~~
\mbox{д)}~~y = \frac{|x-2|}{|x+2|};~~
\mbox{е)}~~y = \frac{|x|+2}{|x|+1};~~
\mbox{ж)}~~y = \frac{|x-2|}{x+2};~~
\mbox{з)}~~y = \frac{|x-2|+|x+2|}{x};~~
\mbox{и)}~~y = \frac{2-x}{|x+1|}.
7.6. Изобразите на координатной плоскости множество точек, координаты которых удовлетворяют следующему условию:
\mbox{а)}~~xy \ge 1;~~
\mbox{б)}~~(x - 2)(y + 3) \le 1;~~
\mbox{в)}~~\frac{1}{x} \ge \frac{1}{y};~~
\mbox{г)}~~|y| = -\frac{2x+3}{x+2};~~
\mbox{д)}~~\frac{x}{y} + \frac{y}{x} \ge 2;~~
\mbox{е)}~~|xy| \le 2;~~
\mbox{ж)}~~|x + 4|\cdot |y - 1| \ge 2.
7.7. Решите неравенства:
\mbox{а)}~~\frac{1}{x-4} \le \frac{1}{x+2};~~
\mbox{б)}~~\frac{1}{x-2} \gt \frac{1}{x+3};~~
\mbox{в)}~~\frac{2}{2x-3} \ge \frac{1}{x};~~
\mbox{г)}~~\frac{x^{2}-x-1}{x^{2}+1} \gt 1;~~
\mbox{д)}~~\frac{x^{2}+2x-8}{-x^{2}-3} \lt 0;~~
\mbox{е)}~~\frac{6x^{2}-5x-1}{x^{2}-x+1} \lt 0;~~
\mbox{ж)}~~\frac{4x-5-x^{2}}{x^{2}-9} \le 0;~~
\mbox{з)}~~\frac{4x^{2}-4x+1}{x+1} \le 0;~~
\mbox{и)}~~\frac{2}{x^{2}+3x+2} \lt -\frac{x}{x+1}.
7.8. Решите неравенства:
\mbox{а)}~~x(x-1)(x+4) \lt 0;~~
\mbox{б)}~~(x^{2}-7x+12)(16-x^{2}) \ge 0;~~
\mbox{в)}~~(5x^{3}-3x^{2}-2x)(x^{2}-3x-10) \gt 0;~~
\mbox{г)}~~(x^{2}-6x+9)(x^{2}-3x-4) \ge 0;~~
\mbox{д)}~~(x^{2}-3x+4)(x^{4}-13x^{2}+36) \lt 0;~~
\mbox{е)}~~(3x^{2}-x-2)(2x-5-x^{2})(x-7) \le 0;~~
\mbox{ж)}~~(x^{4}-4x^{2}-5)(2x^{2}-2x-1) \gt 0;~~
\mbox{з)}~~(x-1)^{2}(x+2)^{3}(2x+1)^{4}(9-4x^{2}) \le 0;~~
\mbox{и)}~~\frac{7x-3-4x^{2}}{x^{2}+x-6} \ge 0;~~
\mbox{к)}~~\frac{(25-x^{2})(x^{2}-2x+2)}{x^{3}+x} \lt 0;~~
\mbox{л)}~~\frac{x^{4}-6x^{2}-27}{9x^{2}-6x+1} \lt 0;~~
\mbox{м)}~~\frac{3x^{5}+x^{3}+5x}{x^{2}-x-12}\ge 0;~~
\mbox{н)}~~\frac{(x^{2} - 5x-6)(5x{2} +2x+2)}{(9x^{2}-6x+1)(-3x^{2}+x+2)}.
7.9. Решите неравенства:
\mbox{а)}~~\frac{x-2}{x^{2}+1} \lt -\frac{1}{2};~~
\mbox{б)}~~\frac{x^{2}+6x-7}{x^{2}+1} \le 2;~~
\mbox{в)}~~\frac{x^{2}-1}{x^{2}+x+1} \lt 1;~~
\mbox{г)}~~\frac{x-1}{x+1} \lt x;~~
\mbox{д)}~~\frac{1}{x+2} \lt \frac{3}{x-3};~~
\mbox{е)}~~\frac{x^{2}-5x+12}{x^{2}-4x+5} \gt 3;~~
\mbox{ж)}~~\frac{1}{x^{2}-5x+6} \ge \frac{1}{2};~~
\mbox{з)}~~\frac{4}{1+x} + \frac{2}{1-x} \lt 1;~~
\mbox{и)}~~\frac{7}{x^{2}-5x+6} + \frac{9}{x-3} + 1 \lt 0;~~
\mbox{к)}~~\frac{x+1}{x-1} \ge \frac{x+5}{x+1};~~
\mbox{л)}~~\frac{1}{x-2} - \frac{1}{x} \le \frac{2}{x+2};~~
\mbox{м)}~~\frac{(x-1)(x-2)(x-3)}{(x+1)(x+2)(x+3)} \gt 1;~~
\mbox{н)}~~(x^{2}+3x+1)(x^{2}+3x-3) \ge 5.
7.10. Известно, что
a=3x^{2}-4x-17
и
b=x^{2}+x-10.
Решите относительно
x
следующие неравенства:
1)~~a\gt b;~~
2)~~a^{2} \le b^{2};~~
3)~~\frac{a+b}{a-b} \le 0;~~
4)~~\frac{a+b}{a-b} \ge 0;~~
5)~~\syst{a \le b,\\ a \ge b;\\}~~
6)~~\sovok{a \le b,\\ a \ge b;\\}~~
7)~~|a| \ge b;~~
8)~~|b| \le a.
7.11. Изобразите на координатной плоскости множество точек, координаты которых удовлетворяют следующему условию:
\mbox{а)}~~(y+5)(x-y)(x+y-1) \ge 0;~~
\mbox{б)}~~(x^{2} - 4y^{2})(x - 2) \le 0;~~
\mbox{в)}~~(y^{2}-xy-6x^{2})(x+y+2) \ge 0;~~
\mbox{г)}~~(4x^{2}-3xy+y^{2})(25-y^{2}) \le 0;~~
\mbox{д)}~~(y^{2}-4xy+4x^{2})(x^{2}-xy+2x) \ge 0;~~
\mbox{е)}~~(|x-y|-2)(|x+y|-2) \ge 0.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 8. Системы уравнений

Решите системы (8.1—8.52):
8.1.
\syst{2x-y=1,\\3x+2y=5.\\}~~
8.2.
\syst{-3x+5y=4,\\2x-3y=5.\\}~~
8.3.
\syst{3x-y=7,\\x^{2}-y^{2}=3.\\}~~
8.4.
\syst{x^{2}+3xy+y^{2}=1,\\2x+y=1.\\}~~
8.5.
\syst{x^{2}-y^{2}=16,\\x+y=8.\\}~~
8.6.
\syst{x^{2}+y^{2}+6x+2y=0,\\x+y+8=0.\\}~~
8.7.
\syst{y+x-1=0,\\|y|-x-1=0.\\}~~
8.8.
\syst{|x|+2|y|=3,\\5y+7x=2.\\}~~
8.9.
\syst{|x-1|+|y-2|=1,\\y+|x+1|=3.\\}~~
8.10.
\syst{x+y-z=2,\\2x-y+4z=1,\\-x+6y+z=5.\\}~~
8.11.
\syst{2x+3y-z=6,\\x-y+7z=8,\\3x-y+2z=7.\\}~~
8.12.
\syst{x+2y-z=7,\\2x-y+z=2,\\3x-5y+2z=-7.\\}~~
8.13.
\syst{\frac{x}{y}+\frac{y}{x}=\frac{13}{6},\\x+y=5.\\}~~
8.14.
\syst{\frac{x}{y}-\frac{y}{x}=\frac{5}{6},\\x^{2}-y^{2}=5.\\}~~
8.15.
\syst{x+y+\frac{x}{y}=9,\\\frac{(x+y)x}{y}=20.\\}~~
8.16.
\syst{x^{2}-xy+y^{2}=7,\\x+y=5.\\}~~
8.17.
\syst{x^{2}+y^{2}=20,\\xy=8.\\}~~
8.18.
\syst{x+y+xy=5,\\x^{2}+y^{2}+xy=7.\\}~~
8.19.
\syst{x^{3}+y^{3}=35,\\x+y=5.\\}~~
8.20.
\syst{x^{3}+y^{3}=7,\\xy(x+y)=-2.\\}~~
8.21.
\syst{x^{2}y+xy^{2}=6,\\xy+x+y=5.\\}~~
8.22.
\syst{x^{2}+y^{2}=34,\\x+y+xy=23.\\}~~
8.23.
\syst{x+y+xy=7,\\x^{2}+y^{2}+xy=13.\\}~~
8.24.
\syst{x^{3}+y^{3}=19,\\x^{2}y+xy^{2}=-6.\\}~~
8.25.
\syst{x^{4}+x^{2}y^{2}+y^{4}=91,\\x^{2}+xy+y^{2}=13.\\}~~
8.26.
\syst{x^{4}+y^{4}=17,\\x^{2}+y^{2}=5.\\}~~
8.27.
\syst{x^{2}+y^{2}-x-y=102,\\xy+x+y=69.\\}~~
8.28.
\syst{10(x^{4}+y^{4})=-17(x^{3}y+xy^{3}),\\x^{2}+y^{2}=5.\\}~~
8.29.
\syst{9(x^{4}+y^{4})=17(x+y)^{2},\\3xy=-2(x+y).\\}~~
8.30.
\syst{x^{2}+y=y^{2}+x,\\y^{2}+x=6.\\}~~
8.31.
\syst{y^{2}-xy=-12,\\x^{2}-xy=28.\\}~~
8.32.
\syst{(x-y)xy=30,\\(x+y)xy=120.\\}~~
8.33.
\syst{5x^{2}-3xy-2y^{2}=0,\\3x^{2}+2xy+y^{2}=6.\\}~~
8.34.
\syst{2x^{2}+y^{2}=6,\\3x^{2}+2xy-y^{2}=3.\\}~~
8.35.
\syst{x^{2}+2xy-3y^{2}=12,\\2x^{2}-5xy+3y^{2}=6.\\}~~
8.36.
\syst{x+y+\sqrt{x+y}=20,\\x^{2}+y^{2}=136.\\}~~
8.37.
\syst{\sqrt{2x+y+1}-\sqrt{x+y}=1,\\3x+2y=4.\\}~~
8.38.
\syst{\sqrt{x}+\sqrt{y}=3,\\\sqrt{x+5}+\sqrt{y+3}=5.\\}~~
8.39.
\syst{\sqrt[3]{3+2x-y}+\sqrt{3-x-y}=3,\\2x^{2}-3xy+y^{2}+2(x-y)=0.\\}~~
8.40.
\syst{10x^{2}+5y^{2}-2xy-38x-6y+41=0,\\3x^{2}-2y^{2}+5xy-17x-6y+20=0.\\}~~
8.41.
\syst{x^{2}y^{2}-2x+y^{2}=0,\\2x^{2}-4x+3+y^{3}=0.\\}~~
8.42.
\syst{x^{2}y+y+xy^{2}+x=18xy,\\x^{4}y^{2}+y^{2}+x^{2}y^{4}+x^{2}=208x^{2}y^{2}.\\}~~
8.43.
\syst{xy=x+y-z,\\xz=2(x-y+z),\\yz=3(y-x+z).\\}~~
8.44.
\syst{x+y+z=1,\\xy+yz+xz=-4,\\x^{3}+y^{3}+z^{3}=1.\\}~~
8.45.
\syst{x+y+z=2,\\x^{2}+y^{2}+z^{2}=6,\\x^{3}+y^{3}+z^{3}=8.\\}~~
8.46.
\syst{y^{3}-9x^{2}+27x-27=0,\\z^{3}-9y^{2}+27y-27=0,\\x^{3}-9z^{2}+27z-27=0.\\}~~
8.47.
\syst{y+2=(3-x)^{3},\\(2z-y)(y+2)=9+4y,\\x^{2}+z^{2}=4x,\\z\ge0.\\}~~
8.48.
\syst{x^{2}-y^{2}+z=\frac{8}{xy},\\y^{2}-z^{2}+x=\frac{8}{yz},\\z^{2}-x^{2}+y=\frac{8}{xz}.\\}~~
8.49.
\syst{x^{2}+6y-z^{2}=-6,\\y^{2}+4x+z=-4,\\7x-11y+2z(z+1)=4.\\}~~
8.50.
\syst{xz^{2}+2x^{3}yz=3y^{2},\\yz+3x^{2}y^{2}=4x^{3}z^{2},\\7x^{2}y-6x^{4}y^{2}z=z^{3}.\\}~~
8.51.
\syst{4xy+y^{2}+2z^{2}=-3,\\4zx+x^{2}+2z^{2}=1,\\8yz+y^{2}+2z^{2}=1.\\}~~
8.52.
\syst{xy+2yz^{2}-4z^{3}=0,\\y-yz-xz=0,\\y^{2}-7xz^{2}-13z^{3}=0.\\}
8.53. Решите систему
n
уравнений с
n
неизвестными
x_{1},
x_{2},
\dots,
x_{n}\colon
\syst{\frac{x_{1}}{a_{1}}=\frac{x_{2}}{a_{2}}=\dots=\frac{x_{n}}{a_{n}},\\ x_{1}+x_{2}+\dots+x_{n}=a.\\}
8.54. Укажите все значения
a,
для каждого из которых следующие системы имеют хотя бы одно решение:
а) 
\syst{ax+2y=2,\\x+y=1;\\}
  
б) 
\syst{3x-(a-1)y=6,\\x-y=5;\\}
  
в) 
\syst{3ax+2y=a,\\6x-(a+5)y=2;\\}
  
г) 
\syst{(3a-1)x+y=2,\\10x+ay=a+2;\\}
  
д) 
\syst{2x+(9a^{2}-2)y=3a,\\x+y=1.\\}
8.55. Для каждого
a
решите системы уравнений:
а) 
\syst{(1-a)x+ay=3,\\(a+8)x+(a-2)y=4-a;\\}
  
б) 
\syst{(4a+1)x-2y=a+2,\\(a+9)x-(a+3)y=6.\\}
8.56. Найдите все пары чисел
a
и
b,
для которых следующая система имеет бесконечно много решений:
\syst{2ax-a^{2}by=b,\\(a+1)x-3by=b+1.\\}
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 9. Многочлены

9.1. Теорема о делении многочленов с остатком. Для любой пары многочленов
F(x)
и
G(x)
(G(x)\ne0)
существует единственная пара многочленов
Q(x)
и
R(x)
таких, что
F(x)=G(x)\cdot Q(x)+R(x),
причём либо
R(x)~\tire
нулевой многочлен, либо степень многочлена
R(x)
меньше степени многочлена
G(x).
9.2. Разделите с остатком:
а)
x^{5}-3x^{4}+2x^{3}-5x^{2}-3x+4
на
x^{2}+x+1;
  
б)
x^{5}-4x^{3}+2x^{2}+6
на
x^{2}-x+1;
  
в)
x^{7}-1
на
x^{3}+x+1;
  
г)
x^{4}+x^{2}+1
на
x+1.
9.3. а) При каком значении
a
многочлен
x^{3}+6x^{2}+ax+12
делится на многочлен
x+4?
б) При каких значениях
a
и
b
многочлен
x^{4}+3x^{3}-2x^{2}+ax+b
делится на многочлен
x^{2}-3x+2?
в) При каких значениях
a
и
b
многочлен
3x^{5}-4x^{2}+ax+b
делится на многочлен
x^{2}-x+b?
9.4. Теорема Безу. Остаток от деления многочлена
F(x)
на многочлен
x-\alpha
равен значению многочлена
F(x)
при
x=\alpha,
т. е. числу
F(\alpha).
9.5. Следствия из теоремы Безу. а) Для того, чтобы число
\alpha
было корнем многочлена
F(x)
необходимо и достаточно, чтобы многочлен
F(x)
делился на многочлен
x-\alpha.
б) Если
\alpha
и
\beta ~\tire
различные корни многочлена
F(x),
то
F(x)
делится на многочлен
(x-\alpha)(x-\beta).
в) Многочлен
n\mbox{-й}
степени не может иметь более
n
различных корней.
9.6. а) Остатки от деления многочлена
F(x)
на многочлены
x-2
и
x-3
равны соответственно 5 и 7. Найдите остаток от деления многочлена
F(x)
на многочлен
x^{2}-5x+6.
б) Найдите остаток от деления многочлена
x^{105}+x+1
на многочлен
x^{2}-1.
9.7. Если
F(x)
и
G(x)~\tire
многочлены с целыми коэффициентами, причём старший коэффициент многочлена
G(x)
равен 1, то частное и остаток от деления многочлена
F(x)
на
G(x)
являются многочленами с целыми коэффициентами.
9.8. Докажите, что многочлен
x^{2n+1}+a^{2n+1}
делится на многочлен
x+a
для любого натурального
n.
9.9. Докажите, что число
14^{n}+12
делится на 13 для любого натурального
n.
9.10. Докажите, что число
2^{35}+1
делится на 11.
9.11. Найдите многочлен вида
x^{n}+ax^{n-1}+\dots+bx+c,
где
a,
b,
\dots,
c\in\mathbb{Z}
и
n\lt7,
одним из корней которого является число
\sqrt[3]{2}+\sqrt{5}.
9.12. Докажите, что
\sqrt[3]{20+14\sqrt{2}}+\sqrt[3]{20-14\sqrt{2}}=4.
9.13. Докажите, что для любых целых чисел
a,
b
и
c
число
(a-b)(a+b-c)^{2}c+(b-c)(b+c-a)^{2}a
делится на
a-b+c.
9.14. При каких
a
многочлен
x^{3}+y^{3}+z^{3}+axyz
делится на многочлен
x+y+z
для любых действительных
x,
y
и
z?
Определите частное от этого деления при найденном значении
a.
9.15. Если несократимая дробь
\frac{p}{q}
является корнем многочлена с целыми коэффициентами, то старший коэффициент многочлена делится на
q,
а свободный член — на
p.
9.16. Докажите, что многочлен
F(x)
с целыми коэффициентами не имеет целых корней, если
F(0)
и
F(1)~\tire
нечётные числа.
9.17. Уравнение
a_{0}x^{n}+a_{1}x^{n-1}+\dots+a_{n-1}x+a_{n}=0
(a_{0},
a_{1},
\dots,
a_{n} \in \mathbb{Z},
n\ge4)
имеет по крайней мере четыре различных целых корня. Докажите, что уравнение
a_{0}x^{n}+a_{1}x^{n-1}+\dots+a_{n-1}x+a_{n}=-1
не имеет целых корней.
9.18. Пусть натуральное число
n
не является полным квадратом. Докажите, что число
\sqrt{n}~\tire
иррациональное.
9.19. Докажите, что число
\sqrt{2}+\sqrt{3}~\tire
иррациональное.
9.20. Решите уравнения или разложите многочлены на множители:
1)  а) 
x^{2}+2001x-2002=0;
  
б) 
2001x^{2}+2002x+1=0;

2)  а) 
x^{4}+4;
  
б) 
324x^{4}+1;
  
в) 
x^{3}-3x^{2}-3x-1=0;

3)  а) 
x^{4}-x^{3}-11x^{2}+9x+18=0;
  
б) 
x^{4}-7x^{3}+11x^{2}+7x-12=0;

4)  а) 
2x^{3}-7x^{2}+2x-7=0;
  
б) 
4x^{5}+8x^{4}+5x^{3}+10x^{2}-3x-6=0;

5)  а) 
(x-1)(x-2)(x-3)=6;
  
б) 
x^{4}-4x^{3}+5x^{2}+22x-24;
  
в) 
2x^{4}+3x^{3}-8x^{2}-9x+6=0;

6)  а) 
(x^{2}+x+1)(x^{2}+x+2)-12;
  
б) 
(x^{3}-x^{2}+x+1)(x^{3}-x^{2}+x-8)=-14;

7)  а) 
(x+1)(x+2)(x+3)(x+4)=120;
  
б) 
(x-2)(x+1)(x+3)(x-4)=144;

8)  а) 
3x^{4}-4x^{3}+2x^{2}-4x+3;
  
б) 
4x^{4}-3x^{3}-8x^{2}+3x+4;

9)  а) 
x^{4}-x^{3}+2x^{2}-2x+4;
  
б) 
(x^{2}-2x+2)^{2}+3x(x^{2}+2x+2)=30x^{2};
  
в) 
9x^{4}-3x^{3}-12x^{2}+x+1=0;

10)  а) 
x^{3}-x-\sqrt{2}=0;
  
б) 
x^{3}+2x-5\sqrt{3}=0;
  
в) 
2x^{3}+x+\sqrt{2}=0;

11)  а) 
x^{4}+8x-7=0;
  
б) 
x^{4}+4x-1=0;
  
в) 
x^{4}-4x^{3}-1=0;

12)  а) 
x^{4}-4x^{3}-20x^{2}+13x-2;
  
б) 
x^{4}-x^{3}-67x^{2}-11x+6;

13)  а) 
x^{3}-3x=27+\frac{1}{27};
  
б) 
x^{3}-3x=a^{3}+\frac{1}{a^{3}};

14)  а) 
x^{3}+(1-a^{2})x+a=0;
  
б) 
x^{4}+x^{3}-3a^{2}x^{2}-2a^{2}x+2a^{4}=0;

15)  а) 
(x^{2}-x+a^{2}+2)^{2}-4a^{2}(2x^{2}-x+2);
  
б) 
(x^{2}-x+a^{2}+1)^{2}-4a^{2}(5x^{2}-x+1);

16)  а) 
a^{3}x^{4}+6a^{2}x^{2}-x+9a+3;
  
б) 
4a^{3}x^{4}+4a^{2}x^{2}+32x+a+8;

17)  а) 
x^{8}+\frac{1}{2}x^{4}+\frac{1}{16}=2x^{2}\left(x^{4}-\frac{1}{4}\right);
  
б) 
x^{4}-2\sqrt{3}x^{2}-x+3-\sqrt{3}=0;

18) 
(a^{2}-a)^{2}(x^{2}-x+1)^{3}=(x^{2}-x)^{2}(a^{2}-a+1)^{3}.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 10. Иррациональные уравнения

Решите уравнения (10.1—10.8):
10.1.
\mbox{a)}~\sqrt{x-1}=3;~
\mbox{б)}~\sqrt{2x-3}=5;~
\mbox{в)}~\sqrt{1-3x}=-2;~
\mbox{г)}~\sqrt{4x^{2}-3x}=1;~
\mbox{д)}~\sqrt{x^{2}-6x+3}=4;~
\mbox{е)}~\sqrt{\frac{2x-1}{x+3}}=2;~
\mbox{ж)}~\sqrt{4x^{2}-4x+1}=3;~
\mbox{з)}~\sqrt{x^{4}-3x^{2}-3}=1.
10.2.
\mbox{а)}~\sqrt{x^{2}-7x+13}=\sqrt{x^{2}-1};~
\mbox{б)}~\sqrt{x^{2}-5x+3}=\sqrt{x-2};~
\mbox{в)}~\sqrt{2x(x-1)}=\sqrt{1-3x};~
\mbox{г)}~\sqrt{x^{2}-3x+1}=\sqrt{x-1};~
\mbox{д)}~\sqrt{3x^{2}-x-3}=\sqrt{1-5x};~
\mbox{е)}~\sqrt{4-x^{2}}=\sqrt{x^{2}-4x-2};~
\mbox{ж)}~\sqrt{x^{4}+x^{3}-4x^{2}+3x-16}=\sqrt{x^{4}-16};~
\mbox{з)}~\sqrt{9x^{2}-6x-27}=2\sqrt{x^{2}-4}.
10.3.
\mbox{а)}~\sqrt{x^{2}+x-5}=x-1;~
\mbox{б)}~\sqrt{2(x^{2}-3x+1)}=x-2;~
\mbox{в)}~\sqrt{3x^{2}-5x+2}=3x-4;~
\mbox{г)}~\sqrt{1-x}=2(x-2);~
\mbox{д)}~\sqrt{3x-1}=1-3x;~
\mbox{е)}~\sqrt{2x-3}=x-1;~
\mbox{ж)}~\sqrt{x^{2}-3x-10}=1-x^{2};~
\mbox{з)}~\sqrt{7x^{2}-11x+5}=2x-1;~
\mbox{и)}~\sqrt{13x^{2}-32x+17}=3x-4;~
\mbox{к)}~\sqrt{x^{4}-2x-5}=1-x.
10.4.
\mbox{а)}~\sqrt{5x-1}-\sqrt{x+2}=1;~
\mbox{б)}~2\sqrt{2x+3}+\sqrt{x+5}=4;~
\mbox{в)}~\sqrt{3x+8}-\sqrt{x+\frac{2}{3}}=2;~
\mbox{г)}~\sqrt{-1-x}+\sqrt{x+6}=3;~
\mbox{д)}~\sqrt{5x-2}-\sqrt{3x-10}=\sqrt{x+4};~
\mbox{е)}~\sqrt{2x+3}+\sqrt{x+1}=\sqrt{8x+1};~
\mbox{ж)}~\sqrt{x-2}-\sqrt{7-x}=\sqrt{2x-11};~
\mbox{з)}~2\sqrt{3x+1}-\sqrt{5x-4}=\sqrt{4x+5};~
\mbox{и)}~\sqrt{x^{2}-6x+9}+\sqrt{x^{2}+2x+1}=6;~
\mbox{к)}~\sqrt{x^{2}+4x+4}+\sqrt{x^{2}-2x+1}=3;~
\mbox{л)}~\sqrt{x+3-4\sqrt{x-1}}+\sqrt{x+8-6\sqrt{x-1}}=1.
10.5.
\mbox{а)}~\sqrt{x^{2}-2x-2}+\sqrt{x^{2}-2x+6}=4;~
\mbox{б)}~\sqrt{2x^{2}-2x+5}-\sqrt{3-x^{2}+x}=2;~
\mbox{в)}~x^{2}-3x+2\sqrt{x^{2}-3x+3}=0;~
\mbox{г)}~\sqrt{-x^{2}+4x+5}=x^{2}-4x+1;~
\mbox{д)}~11\sqrt{2x^{2}-7x-6}+22=6x^{2}-21x;~
\mbox{е)}~x^{2}-3\sqrt{x^{2}-6x+11}=6x-13;~
\mbox{ж)}~\sqrt{x^{2}-x+2}+\sqrt{3x^{2}-3x-2}=\sqrt{x^{2}-x+14};~
\mbox{з)}~\sqrt{x}+\sqrt{x(x+2)}-\sqrt{(x+1)^{3}}=0;~
\mbox{и)}~\sqrt{x}+\sqrt{x(x+2)}-\sqrt{(x+3)^{3}}=0;~
\mbox{к)}~\sqrt{6x^{2}-3x+1}-\sqrt{4x^{2}-2x-1}=\sqrt{3-4x^{2}+2x};~
\mbox{л)}~\sqrt[3]{34-x}+\sqrt[3]{3+x}=1;~
\mbox{м)}~\sqrt[3]{x-2}+\sqrt{x+1}=3;~
\mbox{н)}~\sqrt[4]{13x+1}+\sqrt[4]{4x-1}=3\sqrt[4]{x}.
10.6.
\mbox{а)}~(x^{2}-5x+4)\sqrt{x-3}=0;~
\mbox{б)}~(2x^{2}-5x-3)\sqrt{2-x}=0;~
\mbox{в)}~(2x-3)\sqrt{2-x^{2}}=0;~
\mbox{г)}~\sqrt{x-1}\cdot \sqrt{x+2}=2;~
\mbox{д)}~\sqrt{2x+3}=\frac{2}{\sqrt{4x-1}};~
\mbox{е)}~(4x^{4}-5x^{2}+1)\sqrt{4x+3}=0;~
\mbox{ж)}~(x+1)\sqrt{x^{2}+x-2}=2x+2;~
\mbox{з)}~(x-3)\sqrt{x^{2}-5x+4}=0;~
\mbox{и)}~\sqrt{x^{2}-2x-15}+\sqrt{3x^{2}+3x+1}=\sqrt{4-x^{2}};~
\mbox{к)}~\sqrt{2x^{2}-x-1}+\sqrt{5x^{2}+x-6}+\sqrt{x^{4}-1}=0.
10.7.
\mbox{а)}~\sqrt{x}+\sqrt{x+1}+\sqrt{x+4}+\sqrt{x+9}=6;~
\mbox{б)}~\sqrt{2x-1}+\sqrt{3x+1}+\sqrt{x+3}=5;~
\mbox{в)}~\sqrt{x+5}-\sqrt{3-x}+\sqrt{2x+11}=3;~
\mbox{г)}~(\sqrt{x+2}+\sqrt{3x-2})(\sqrt{2x+5}+\sqrt{x-1})=16;~
\mbox{д)}~\sqrt{(x+2)(2x-1)}-3\sqrt{x+6}=4-\sqrt{(x+6)(2x-1)}+3\sqrt{x+2};~
\mbox{е)}~(2x+1)\left(2+\sqrt{(2x+1)^{2}+3}\right)+3x\left(2+\sqrt{9x^{2}+3}\right)=0;~
\mbox{ж)}~2x+1+x\sqrt{x^{2}+2}+(x+1)\sqrt{x^{2}+2x+3}=0.
10.8.
\mbox{а)}~2(\sqrt{x+15}-\sqrt{x})=3(\sqrt{x+3}-\sqrt{x-1});~
\mbox{б)}~\sqrt{3x^{2}-7x+3}-\sqrt{x^{2}-2}=\sqrt{3x^{2}-5x-1}-\sqrt{x^{2}-3x+4};~
\mbox{в)}~|x+\sqrt{1-x^{2}}|=\sqrt{2}(2x^{2}-1);~
\mbox{г)}~\sqrt{\frac{1+2x\sqrt{1-x^{2}}}{2}}+2x^{2}=1;~
\mbox{д)}~\sqrt{x-\frac{1}{x}}-\sqrt{1-\frac{1}{x}}=\frac{x-1}{x};~
\mbox{е)}~\sqrt{1-x^{2}}=\left(\frac{2}{3}-\sqrt{x}\right)^{2};~
\mbox{ж)}~x^{2}-5=\sqrt{x+5};~
\mbox{з)}~\sqrt[n]{x^{n}+\sqrt[n+1]{a^{n}x^{n^{2}}}}+\sqrt[n]{a^{n}+\sqrt[n+1]{x^{n}a^{n^{2}}}}=b~(b\gt a\gt 0).
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 11. Иррациональные неравенства

Решите неравенства:
11.1.
\mbox{а)}~~\sqrt{x-2}\lt 3;~~
\mbox{б)}~~\sqrt{2x+1}\ge 2;~~
\mbox{в)}~~\sqrt{3x-5}\ge -1;~~
\mbox{г)}~~\sqrt{4x-1}\lt -2;~~
\mbox{д)}~~\sqrt{x^{2}-10x+16}\lt 4;~~
\mbox{е)}~~\sqrt{x-2}\lt \sqrt{2x+1};~~
\mbox{ж)}~~\sqrt{(x-3)(x-12)}\gt 6;~~
\mbox{з)}~~\sqrt{x^{4}-2x^{2}-8}\gt -\frac{1}{2};~~
\mbox{и)}~~\sqrt{x^{4}-13x^{2}+36}\lt 6;~~
\mbox{к)}~~\sqrt{\frac{3x-2}{x+2}}\le 2;~~
\mbox{л)}~~\frac{\sqrt{3x-2}}{\sqrt{x+2}}\le 2;~~
\mbox{м)}~~\sqrt{x^{2}-3x+1}\gt \sqrt{2x-3};~~
\mbox{н)}~~\sqrt{2x^{2}-x-1}\lt \sqrt{x+3};~~
\mbox{o)}~~\sqrt{x^{2}+5x-3}\gt \sqrt{x+2}.
11.2.
\mbox{а)}~~\sqrt{x}\le x-2;~~
\mbox{б)}~~\sqrt{x}\gt x-1;~~
\mbox{в)}~~\sqrt{x+3}\gt x+1;~~
\mbox{г)}~~\sqrt{x+3}\lt 3x-1;~~
\mbox{д)}~~\sqrt{2x-5}\gt x-2;~~
\mbox{e)}~~\sqrt{x+14}\lt x+2;~~
\mbox{ж)}~~\sqrt{-x^{2}+6x-5}\gt 8-2x;~~
\mbox{з)}~~\sqrt{x^{2}-3x+2}\le 3x-3;~~
\mbox{и)}~~\sqrt{x^{2}-x-6}\le x+1;~~
\mbox{к)}~~\sqrt{2x^{2}-6x+4}\lt x+2;~~
\mbox{л)}~~\sqrt{x^{2}-x-2}\le x+3;~~
\mbox{м)}~~\sqrt{x^{3}+x^{2}-2x+1}\le x;~~
\mbox{н)}~~\frac{3-x}{\sqrt{15-x}}\lt 1;~~
\mbox{о)}~~\frac{\sqrt{2-x}+4x-3}{x}\ge 2;~~
\mbox{п)}~~\frac{\sqrt{x+5}}{1-x}\lt 1;~~
\mbox{р)}~~\frac{\sqrt{24-2x-x^{2}}}{x}\lt 1;~~
\mbox{с)}~~\frac{2-\sqrt{x+3}}{x-1}\gt -\frac{1}{3};~~
\mbox{т)}~~\frac{1-\sqrt{1-4x^{2}}}{x}\lt3.
11.3.
\mbox{а)}~~(x-3)\sqrt{x^{2}+x-2}\ge 0;~~
\mbox{б)}~~(x-1)\sqrt{x^{2}-x-2}\ge 0;~~
\mbox{в)}~~(3x^{2}-2x-1)\sqrt{x-5}\ge 0;~~
\mbox{г)}~~\frac{\sqrt{8-2x-x^{2}}}{x+10}\le\frac{\sqrt{8-2x-x^{2}}}{2x+9}.
11.4.
\mbox{а)}~~\sqrt{x+6}\gt \sqrt{x+7}+\sqrt{2x-5};~~
\mbox{б)}~~\sqrt{x^{2}+3x+2}-\sqrt{x^{2}-x+1}\lt 1;~~
\mbox{в)}~~\sqrt{x+1}-\sqrt{2-x}\gt \sqrt{1-x};~~
\mbox{г)}~~\sqrt{x+3}\gt \sqrt{x-1}+\sqrt{x-2};~~
\mbox{д)}~~\sqrt{9-\frac{9}{x}}\lt x-\sqrt{x-\frac{9}{x}};~~
\mbox{е)}~~\sqrt{6+2x+x^{2}-\sqrt{x-1}}\ge x+2.
11.5.
\mbox{а)}~~\sqrt{3x+1}+\sqrt{2x-1}\lt 3;~~
\mbox{б)}~~\sqrt{x+10}-\sqrt{3-x}\ge 1;~~
\mbox{в)}~~\sqrt{25-x^{2}}+\sqrt{x^{2}+7x}\gt 3;~~
\mbox{г)}~~\sqrt[4]{x^{2}+4x+4}+\sqrt[3]{x+10}\ge 2;~~
\mbox{д)}~~\sqrt{x+1}-\sqrt[3]{x}\gt 1;~~
\mbox{е)}~~(\sqrt[4]{x}+\sqrt[3]{2-x}-2)\sqrt{3\sqrt[4]{x}-\sqrt{x}-2}\lt0.
11.6.
\mbox{а)}~~\frac{4}{\sqrt{2-x}}-\sqrt{2-x}\lt 2;~~
\mbox{б)}~~\sqrt{\frac{x+1}{x-1}}+3\sqrt{\frac{x-1}{x+1}}\lt 4;~~
\mbox{в)}~~\sqrt{x^{2}-3x-28}\lt 10+3x-x^{2};~~
\mbox{г)}~~\sqrt{x^{2}-5x+4}\lt 2-x^{2}+ 5x.
11.7.
\mbox{а)}~~7+2x\ge 2\sqrt{x^{2}+9x}+\sqrt{x}-\sqrt{x+9};~~
\mbox{б)}~~\sqrt{x+5}\lt 1+\sqrt{-x-3}+\sqrt{(x+5)(-x-3)};~~
\mbox{в)}~~\sqrt{10x-x^{2}-24}\ge \sqrt{x^{2}-13x+42}-\sqrt{x^{2}-11x+30}.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 12. Прогрессии

12.1. Пятый член арифметической прогрессии равен 22, а сумма седьмого и девятого равна 32. Найдите сумму первых двадцати трёх членов этой прогрессии.
12.2. Найдите сумму первых пятнадцати членов арифметической прогрессии, если известно, что сумма четвёртого, пятого, седьмого и шестнадцатого членов этой прогрессии равна 32.
12.3. Первый член геометрической прогрессии равен 3, а пятый член равен 12288. Найдите знаменатель этой прогрессии и сумму первых пяти её членов.
12.4. Последовательность чисел
b_{1},
b_{2},
b_{3}{,}~\dots
является геометрической прогрессией. Известно, что
b_{2}b_{10}=16.
Найдите
b_{4}b_{6}b_{8}.
12.5. Последовательность чисел
a_{1},
a_{2},
a_{3}{,}~\dots
является арифметической прогрессией. Известно, что
a_{10}+a_{12}=6.
Найдите
a_{3}+a_{13}+a_{17}.
12.6. Углы
Q,
R,
S
треугольника
QRS
составляют арифметическую прогрессию с разностью
\frac{\pi}{8}.
Биссектрисы этого треугольника пересекаются в точке
P.
Точки
Q_{1},
R_{1},
S_{1}
находятся на продолжениях отрезков
PQ,
PR,
PS
за точки
Q,
R,
S
соответственно на одинаковом расстоянии от точки
P.
Докажите, что углы
Q_{1},
R_{1},
S_{1}
треугольника
Q_{1}R_{1}S_{1}
также образуют арифметическую прогрессию. Найдите её разность.
12.7. Cтороны
AB,
BC
и
AC
прямоугольного треугольника
ABC
образуют в указанном порядке арифметическую прогрессию. Найдите площадь треугольника
ABC,
если известно, что сторона
AB
короче стороны
AC
на 2.
12.8. Стороны
AB,
BC
и
AC
треугольника
ABC
образуют в указанном порядке геометрическую прогрессию. Найдите знаменатель прогрессии, если известно, что отношение высоты треугольника
ABC,
опущенной из вершины
A,
к радиусу вписанной окружности равно 3.
12.9. Найдите сумму всех трёхзначных чисел, делящихся на 5, но не делящихся на 7.
12.10. Найдите сумму всех трёхзначных чисел, не делящихся на 11 и имеющих последней цифрой 5.
12.11. Первый член геометрической прогрессии, знаменатель которой — натуральное число, равен 8, а разность между удвоенным вторым её членом и половиной третьего её члена больше 15. Найдите знаменатель этой прогрессии.
12.12. Третий член арифметической прогрессии, состоящей из целых чисел, равен 5, а разность между квадратом второго ее члена и квадратом пятого ее члена больше 72. Найдите первый член этой прогрессии.
12.13. Имеются три слитка сплавов, содержащих золото. Масса каждого слитка 1 кг. Если сплавить 500 г первого сплава и 200 г второго сплава, то в получившемся слитке будет содержаться столько же золота, сколько его содержится в 300 г третьего сплава. Количества золота в данных слитках, взятые в порядке номеров сплавов, образуют геометрическую прогрессию. Сколько граммов второго сплава нужно взять, чтобы в них содержалось столько же золота, сколько его содержится в 300 г третьего сплава?
12.14. Маша, Вера, Таня и Нина собирали грибы. Оказалось, что количества грибов, собранных каждой из них, образуют в указанном порядке арифметическую прогрессию. Если бы Таня нашла столько же грибов, сколько Нина, а Нина нашла бы 12 грибов больше, то количества грибов, собранных девочками, образовывали бы в том же порядке геометрическую прогрессию. Сколько грибов нашла Вера?
12.15. Натуральные числа
k,
l,
m,
взятые в указанном порядке, образуют возрастающую геометрическую прогрессию, знаменатель которой является целым числом. Числа 2835 и 2646 делятся без остатка на
l
и
m
соответственно. Найдите числа
k,
l
и
m,
если известно, что при указанных условиях сумма
k+l+m
максимальна.
12.16. Натуральные числа
a,
b,
c,
взятые в указанном порядке, образуют возрастающую геометрическую прогрессию, знаменатель которой является целым числом. Числа 2240 и 4312 делятся без остатка на
b
и
c
соответственно. Найдите числа
a,
b
и
c,
если известно, что при указанных условиях сумма
a+b+c
максимальна.
12.17. Произведение первого и пятого членов геометрической прогрессии равно 12. Частное от деления второго члена на четвёртый равно 3. Найдите второй член прогрессии.
12.18. Сумма пятого и шестого членов арифметической прогрессии равна частному от деления девятого члена на второй. Найдите девятый член прогрессии, если известно, что второй её член равен 2.
12.19. Бригада лесорубов заготавливает в каждый очередной день на одно и то же количество древесины больше, чем за предыдущий день работы. Известно, что за первый, пятый и шестой дни работы бригада заготовила в сумме
72~\hbox{м}^{3}
древесины. Сколько древесины бригада заготовила за первые семь дней работы?
12.20. Числа
a_{1},
a_{2},
a_{3}
образуют арифметическую прогрессию, а квадраты этих чисел (в том же порядке) составляют геометрическую прогрессию. Найдите
a_{1},
a_{2},
a_{3},
если известно, что
a_{1}+a_{2}+a_{3}=21.
12.21. Даны две различные геометрические прогрессии, первые члены которых равны 1, а сумма знаменателей равна
-4.
Известно, что сумма шестых членов прогрессий равна
-724.
Найдите сумму пятых членов прогрессий.
12.22. Сумма первых тридцати членов арифметической прогрессии
(a_{n})
в шесть раз больше суммы первых пятнадцати членов арифметической прогрессии
(b_{n}).
Найдите отношение разности прогрессии
(a_{n})
к разности прогрессии
(b_{n}),
если известно, что эти разности отличны от нуля и
a_{26}=3b_{15}.
12.23. Первый член арифметической прогрессии в два раза больше первого члена геометрической прогрессии и в пять раз больше второго члена геометрической прогрессии. Четвёртый член арифметической прогрессии составляет 50% от второго её члена. Найдите первый член арифметической прогрессии, если известно, что второй её член больше третьего члена геометрической прогрессии на 36.
12.24. Первый член геометрической прогрессии равен третьему члену арифметической прогрессии и в девять раз больше первого члена арифметической прогрессии. Второй член арифметической прогрессии больше третьего члена геометрической прогрессии на 12. Найдите первый член арифметической прогрессии, если известно, что он равен третьему члену геометрической прогрессии.
12.25. В арифметической прогрессии с отличной от нуля разностью сумма членов с чётными номерами, не превосходящими 29, равна 168. Найдите номер того члена прогрессии, который равен 12.
12.26. Разность арифметической прогрессии равна 2. Известно, что сумма квадрата первого члена прогрессии и всех её остальных членов не превосходит 160. Найдите максимально возможное число членов этой прогрессии.
12.27. Известно, что сумма пятых степеней первых шести членов возрастающей арифметической прогрессии равна 0, а сумма их четвёртых степеней 101. Найдите первый член прогрессии.
12.28. При каких значениях параметра
a
четыре корня уравнения
x^{4}+(a-3)x^{2}+(a+10)^{2}=0
являются последовательными членами арифметической прогрессии?
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 13. Текстовые задачи — 1

13.1. Товарный поезд был задержан в пути на 12 минут, а затем на расстоянии 60 км наверстал потерянное время, увеличив скорость на 15 км/ч. Найдите первоначальную скорость поезда.
13.2. Две бригады, работая одновременно, обработали участок земли за 12 часов. За какое время могла бы обработать этот участок каждая из бригад в отдельности, если скорости выполнения работы бригадами относятся как
3:2?
13.3. Морская вода содержит 5% соли по массе. Сколько пресной воды нужно добавить к 30 кг морской воды, чтобы концентрация соли составляла 1,5%?
13.4. Свежие грибы содержат по массе 90% воды, а сухие — 12% воды. Сколько получится сухих грибов из 22 кг свежих?
13.5. В одном бассейне имеется
200~\mbox{м}^{3}
воды, а в другом —
112~\mbox{м}^{3}.
Открывают краны, через которые наполняются бассейны. Через сколько часов количество воды в бассейнах будет одинаковым, если во второй бассейн вливается в час на
22~\mbox{м}^{3}
воды больше воды, чем в первый?
13.6. Два поезда отправляются из пунктов
A
и
B
навстречу друг другу. Они встретятся на половине пути, если поезд из
A
выйдет на 2 ч раньше, чем поезд из
B.
Если же оба поезда выйдут одновременно, то через 2 ч расстояние между ними составит четверть расстояния между
A
и
B.
За какие промежутки времени каждый поезд проходит весь путь?
13.7. Пароход прошёл 4 км вверх против течения реки и затем прошёл ещё 33 км вниз по течению, затратив на всё это 1 ч времени. Найдите скорость парохода в стоячей воде, если скорость реки равна 6,5 км/ч.
13.8. Из пункта
A
в пункт
B
вниз по течению реки одновременно отправились лодка и плот. В тот же самый момент из пункта
B
навстречу им вверх по течению отплыл катер. Скорость плота равна скорости течения реки и равна 4 км/ч. Собственная скорость лодки (т. е. скорость в стоячей воде) на 25% больше скорости течения. Расстояние
AB
равно 60 км. Катер встретил лодку и ещё через 2 ч — плот. Найдите собственную скорость катера.
13.9. На дороге, представляющей собой окружность длиной в 36 км, пункты
A
и
B
являются диаметрально противоположными точками этой окружности. Велосипедист выехал из пункта
A
и сделал два круга. Первый круг он прошёл с некоторой постоянной скоростью, после чего уменьшил скорость на 3 км/ч. Известно, что время между двумя его прохождениями через пункт
B
равно 5 ч. Определите скорость, с которой велосипедист прошёл первый круг.
13.10. Три каменщика (разной квалификации) выложили кирпичную стенку, причём первый каменщик работал 6 ч, второй — 4 ч и третий — 7 ч. Если бы первый каменщик работал 4 ч, второй — 2 ч и третий — 5, то было бы выполнено лишь
\frac23
всей работы. За сколько часов каменщики закончили бы кладку, если бы они работали все вместе одно и то же время?
13.11. В бассейн проведены две трубы: через первую трубу вода поступает, через вторую — вытекает из бассейна. Сначала, когда бассейн был пустым, были открыты обе трубы. Когда треть бассейна была заполнениа водой, вторую трубу закрыли. Через пять часов после открытия труб бассейн был наполнен. Найдите пропускную способность первой трубы, если объём бассейна равен
15\,000~\mbox{м}^{3},
а пропускная способность второй трубы равна
2000~\mbox{м}^{3}/\mbox{ч}.
13.12. Три бригады, работая вместе, должны выполнить некоторую работу. Известно, что первая и вторая бригады вместе могут выполнить её на 36 мин быстрее, чем одна третья бригада. За то время, за какое могут выполнить эту работу вместе первая и третья бригады, вторая бригада может выполнить только половину работы. За то время, за какое эту работу могут выполнить вместе вторая и третья бригады, первая может выполнить
\frac27
этой работы. За какое время выполнят работу все три бригады?
13.13. Из пункта
A
в пункт
B,
находящийся на расстоянии 12 км от
A,
по горной дороге со скоростью 6 км/ч поднимается в гору пешеход. Одновременно с ним из пункта
A
в пункт
B
выехал автобус. Доехав до пункта
B
менее чем за один час, автобус поехал обратно навстречу пешеходу и встретил его через 12 мин после начала движения из пункта
B.
Найдите скорость автобуса на подъёме, если известно, что она в два раза меньше его скорости на спуске.
13.14. Из пункта
A
в пункт
C
, находящийся на расстоянии 20 км от
A,
выехал грузовик. Одновременно с ним из пункта
B,
расположенного между
A
и
C
на расстоянии 15 км от
A,
в пункт
C
вышел пешеход, а из
C
навстречу им выехал автобус. За какое время грузовик догнал пешехода, если известно, что это произошло через полчаса после встречи грузовика с автобусом, а пешеход до встречи с автобусом находился в пути втрое меньше времени, чем грузовик до своей встречи с автобусом?
13.15. Из пункта
A
по реке отправляется плот. Через час из пункта
A
вниз по течению отправляется катер. Найдите, сколько времени понадобится катеру, чтобы догнать плот и возвратиться в пункт
A,
если скорость катера в стоячей воде вдвое больше скорости течения реки.
13.16. После деления некоторого двузначного числа на сумму его цифр в частном получается 7 и в остатке 6. После деления этого же двузначного числа на произведение его цифр в частном получается 3 и в остатке 11. Найдите это двузначное число.
13.17. В реку впадает приток. Пароход отходит от пристани
A
на притоке, идёт вниз по течению 80 км до реки, далее по реке вверх против течения до пристани
B
, затратив 18 ч на весь путь от
A
до
B.
Затем пароход возвращается обратно. Время обратного движения от
B
к
A
по тому же пути равно 15 ч. Собственная скорость парохода, т. е. скорость парохода в стоячей воде, равна 18 км/ч. Скорость течения реки равна 3 км/ч. Каково расстояние от пристани
A
до пристани
B
и какова скорость притока?
13.18. Имеется два слитка золота с серебром. Процентное содержание золота в первом слитке в два с половиной раза больше, чем процентное содержание золота во втором слитке. Если сплавить оба слитка вместе, то получится слиток, в котором будет 40% золота. Найдите, во сколько раз первый слиток тяжелее второго, если известно, что при сплавке равных по весу частей первого и второго слитков получается слиток, в котором содержится 35% золота.
13.19. Имеются два раствора серной кислоты в воде: первый — 40%, второй — 60%. Эти два раствора смешали, после чего добавили 5 кг чистой воды и получили 20% раствор. Если бы вместо 5 кг чистой воды добавили 5 кг 80% раствора, то получился бы 70% раствор. Сколько было 40% и 60% растворов?
13.20. Время, затрачиваемое велосипедистом на прохождение каждого очередного километра пути, на одну и ту же величину больше, чем время, затраченное им на прохождение предыдущего километра. Известно, что на прохождение второго и четвёртого километра после старта он затратил в сумме 3 мин 20 с. За какое время велосипедист проехал первые 5 км после старта?
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 14. Текстовые задачи — 2

14.1. Два автомобиля, двигаясь по кольцевой дороге с постоянными скоростями в одном направлении, оказываются рядом через каждые 56 мин. При движении с теми же скоростями в противоположных направлениях автомобили встречаются каждые 8 мин. За какое время проедет всю кольцевую трассу каждый автомобиль?
14.2. Человек обычно приезжал на станцию одним и тем же поездом. К этому времени за ним приходила машина и отвозила его домой. Однажды он приехал на станцию на час раньше, пошёл пешком, встретил по дороге машину и вернулся домой на 20 мин раньше обычного. Сколько времени он шёл пешком?
14.3. По шоссе в одну сторону с постоянными скоростями движутся автомобиль и мотоциклист, а навстречу им с постоянной скоростью идёт пешеход. Когда автомобиль и мотоциклист были в одной точке, до пешехода было 30 км. Когда автомобиль и пешеход встретились, мотоциклист отстал от автомобиля на 5 км. На сколько километров обогнал автомобиль мотоциклиста на момент встречи мотоциклиста и пешехода?
14.4. Три гонщика стартуют одновременно из одной точки шоссе, имеющего форму окружности, и едут в одном направлении с постоянными скоростями. Первый гонщик впервые после старта догнал второго, делая свой пятый круг, в точке, диаметрально противоположной старту, а через полчаса после этого он вторично обогнал третьего гонщика. Второй гонщик впервые догнал третьего через три часа после старта. Сколько кругов в час делает первый гонщик, если второй гонщик проходит круг не менее, чем за двадцать минут?
14.5. Строительный отряд состоит из 32 бойцов, каждый из которых владеет одной или двумя строительными профессиями: каменщик, бетонщик, плотник. Бойцов, владеющих профессией плотника, в отряде в два раза больше, чем бойцов, владеющих профессией бетонщика, и в
n
раз меньше, чем бойцов, владеющих профессией каменщика, причём
3 \le n \le 20
(n~\tire
целое число). Сколько бойцов в отряде владеет только одной профессией, если число бойцов, владеющих двумя профессиями, на два больше, чем число бойцов, владеющих профессией плотника?
14.6. Жидкость налита в бутыли вместимостью по 40 л, при этом одна из бутылей оказалась не совсем полной. Если эту же жидкость перелить в бутыли вместимостью по 50 л, то такие бутыли будут заполнены жидкостью, но при этом понадобятся на 5 бутылей меньше. Если ту же жидкость разлить по бутылям вместимостью по 70 л, то понадобятся ещё на 4 бутыли меньше, но опять одна бутыль будет не совсем полной. Сколько литров жидкости было?
14.7. Имеется три сплава. Первый сплав содержит 30% никеля и 70% меди, второй — 10% меди и 90% марганца, третий — 15% никеля, 25% меди и 60% марганца. Из них необходимо приготовить новый сплав, содержащий 40% марганца. Какое наименьшее и какое наибольшее процентное содержание меди может быть в этом новом сплаве?
14.8. В двух различных сосудах содержались смеси воды и песка, причём в первом сосуде было 1000 кг смеси, а во втором — 1960 кг. В оба сосуда добавили воды. При этом процентное содержание песка в смесях уменьшилось в
k
раз в первом сосуде и в
l
раз во втором. О числах
k
и
l
известно только, что
kl=9-k.
Найдите наименьшее количество воды, которое могло быть долито в оба сосуда вместе.
14.9. Из пункта
A
одновременно выходят три пешехода и одновременно возвращаются в тот же пункт, обойдя маршрут, состоящий из прямолинейных отрезков
AB,
BC,
CD,
DA,
которые образуют равнобочную трапецию
(AB,
CD~\tire
боковые стороны). На указанных отрезках скорости всех пешеходов постоянны и равны у первого 6, 8, 5 и 8 км/ч соответственно, у второго — 7, 7, 6 и 8 км/ч соответственно. Скорость третьего пешехода на каждом из отрезков равна либо 7 км/ч, либо 8 км/ч, причём на всём пути он меняет скорость один раз. Определите отношение меньшего основания трапеции к боковой стороне.
14.10. Для составления смеси из двух жидкостей
A
и
B
были взяты два сосуда: первый ёмкостью 10 л, второй — 20 л. Сначала в оба сосуда было налито всего 15 л жидкости
A.
Затем первый сосуд был дополнен доверху жидкостью
B
и было произведено перемешивание. После этого второй сосуд был дополнен доверху смесью из первого сосуда. После того как в первый сосуд было добавлено жидкости
A
столько, сколько было в него её налито сначала, отношения количества жидкости
A
ко всему объёму имеющейся жидкости в сосуде для первого и второго сосудов стали равными. Сколько литров жидкости
A
было налито первоначально в первый сосуд?
14.11. Согласно расписанию пароход проходит по реке, скорость течения которой 6 км/ч, путь из
A
в
D
длиной 18 км за 1 ч. При этом, выходя из пункта
A
в 10 часов, он прибывает в пункты
B
и
C,
отстоящие от
A
на расстоянии 14 км и 17 км соответственно, в 10 ч 12 мин и в 10 ч 18 мин. Известно, что если бы пароход двигался из
A
в
D
без остановок с постоянной скоростью
v
(относительно воды), то сумма абсолютных величин отклонений от расписания прибытия в пункты
B,
C
,
D
не превышала бы уменьшенного на полчаса времени, необходимого пароходу для прохождения 6 км со скоростью
v
в стоячей воде. Какой из пунктов находится выше по течению:
A
или
D?
14.12. Путь из села в город идёт сначала по грунтовой дороге, а затем по шоссе. Из села в город в 9 часов утра выехал автомобилист и одновременно с ним из города в село выехал мотоциклист. Автомобилист двигался по шоссе быстрее, чем по грунтовой дороге в 1,5 раза, а мотоциклист — в
5/3
раза (движение обоих по шоссе и по грунтовой дороге считается равномерным). Они встретились в 12 часов, автомобилист приехал в город в 14 часов 20 минут, а мотоциклист приехал в село в 16 часов. Определите, сможет ли автомобилист приехать в город до 14 часов 40 минут, если он весь путь из села в город будет ехать с первоначальной скоростью.
14.13. Два велосипедиста стартовали раздельно в одной точке стадиона в гонке на 20 кругов, причём второй начал движение, когда первый прошёл треть круга. Один из зрителей вышел со стадиона, когда велосипедисты были рядом. Когда через 2 минуты он вернулся, велосипедисты снова были рядом. Если бы первый велосипедист после
\frac{26}{3}
кругов увеличил скорость в 2 раза, а второй после 9 кругов — в 1,5 раза, то они финишировали бы одновременно. Определите, с какой разницей во времени финишировали велосипедисты, если пришедший первым проезжал за минуту более 4 кругов.
14.14. Из пункта
A
в пункт
B
по железной дороге нужно перевезти 20 больших и 250 малых контейнеров. Один вагон вмещает 30 малых контейнеров, вес каждого из которых 2 т. Большой контейнер занимает место 9 малых и весит 30 т. Грузоподъёмность вагона 80 т. Найдите минимальное число вагонов, достаточное для перевозки всех контейнеров.
14.15. Два вида удобрений —
A
и
B~\tire
отличаются весовым содержанием азота, калия и фосфора. В удобрении
A
азота содержится в 1,5 раза, а фосфора в 2,5 раза больше по весу, чем калия. В удобрении
B
соответственно азота и фосфора в
\frac{7}{2}
раз меньше, чем калия. Можно ли за счёт смешивания удобрений
A
и
B
приготовить удобрение, в котором азота содержится в
\frac{4}{3}
раз больше, а фосфора в
\frac{3}{2}
раз меньше, чем калия?
14.16. В магазине имеются три вида наборов игрушек: металлических, пластмассовых и мягких. Детский сад купил по одному набору металлических и пластмассовых игрушек и 4 набора мягких, при этом количество игрушек совпало с числом детей в детском саду. Если бы было куплено 4 набора металлических и один набор мягких игрушек, то 57 детям игрушек бы не досталось. Количество игрушек, составляющих 4 набора пластмассовых и один мягкий, на 41 меньше числа детей. Сколько детей было в саду, если купив по три набора игрушек каждого типа, детский сад не обеспечил бы всех детей игрушками.
14.17. Машины трёх марок должны были перевезти некоторое чётное число панелей. Если бы работали по одной машине каждой марки, то они за два дня не перевезли бы всех панелей. Если бы работали две машины первой марки, а двух других по одной, то после одного дня работы осталось бы 29 панелей. Если бы в первый день работали по одной машине всех трёх марок, а во второй день две машины третьей марки, то они перевезли бы все панели. Сколько панелей должны были перевезти машины, если за день машина второй марки перевозит на 6 панелей больше, чем машина первой марки?
14.18. В расплаве массой 500 кг содержится медь и олово. Из этой смеси отлили часть, по массе превышающей на 100 кг массу меди в расплаве, и добавили количество олова, равное по массе отлитой части расплава. После этого отлили столько же получившейся смеси. В результате последней операции количество меди в расплаве уменьшилось в
\frac{25}{4}
раз по сравнению с её содержанием в исходном расплаве. Определите процентное содержание олова в исходном расплаве.
14.19. Даны три сплава. Состав первого сплава: 55% хрома и 45% никеля. Состав второго сплава: 60% никеля, 25% хрома и 15% кобальта. Состав третьего сплава: 70% хрома и 30% кобальта. Из них нужно приготовить новый сплав, содержащий 20% кобальта. Какие значения может принимать процентное содержание никеля в этом новом сплаве?
14.20. За время хранения вклада в банке проценты по нему начислялись ежемесячно сначала в размере 5%, затем
11\frac{1}{9}\mbox{%,}
потом 7% и, наконец, 12% в месяц. Известно, что под действием каждой новой процентной ставки вклад находился целое число месяцев, а по истечении срока хранения первоначальная сумма вклада увеличилась на 180%. Определите срок хранения вклада.
СВЕРНУТЬ ↑
10 КЛАСС

Часть 15. Определение тригонометрических функций. Основные тождества

15.1. Сравните числа:
\mbox{а)}~~\sin1{,}8~\mbox{и}~\sin3{,}6;~~
\mbox{б)}~~\sin\frac{2\pi}{3}~\mbox{и}~\cos\frac{3\pi}{4};~~
\mbox{в)}~~\tg1{,}4~\mbox{и}~\tg2;~~
\mbox{г)}~~\ctg2{,}75~\mbox{и}~\ctg3{,}75;~~
\mbox{д)}~~\sin1{,}2~\mbox{и}~\sin1{,}3;~~
\mbox{е)}~~\cos2{,}3~\mbox{и}~\cos2{,}4;~~
\mbox{ж)}~~\sin2{,}5~\mbox{и}~\sin2{,}6;~~
\mbox{з)}~~\cos3{,}5~\mbox{и}~\cos4{,}5;~~
\mbox{и)}~~\cos\frac{\pi}{11}~\mbox{и}~\sin\frac{\pi}{11};~~
\mbox{к)}~~\sin16^\circ~\mbox{и}~\cos375^\circ;~~
\mbox{л)}~~\cos5{,}8~\mbox{и}~\cos6{,}4.
15.2. Упростите выражения:
\mbox{а)}~~\frac{\cos x}{1-\sin x}+\frac{\cos x}{1+\sin x};~~
\mbox{б)}~~\frac{\tg^{2}\alpha-1}{\tg^{2}\alpha+1}+\cos^{2}\alpha;~~
\mbox{в)}~~\frac{\cos\beta}{1+\sin\beta}+\tg\beta;~~
\mbox{г)}~~\frac{\sin^{3}\gamma+\cos^{3}\gamma}{\sin\gamma+\cos\gamma}+\sin\gamma\cos\gamma;~~
\mbox{д)}~~\frac{\cos^{2}\alpha-\ctg^{2}\alpha}{\tg^{2}\alpha-\sin^{2}\alpha };~~
\mbox{е)}~~\frac{1}{\cos^{2}\alpha}-\tg^{2}\alpha-\sin^{2}\alpha;~~
\mbox{ж)}~~\frac{1+\tg\gamma+\tg^{2}\gamma}{1+\ctg\gamma+\ctg^{2}\gamma};~~
\mbox{з)}~~\frac{\tg\beta}{1-\tg^{2}\beta}\cdot\frac{\ctg^{2}\beta-1}{\ctg\beta};~~
\mbox{и)}~~(\tg\alpha+\ctg\alpha)(1+\cos\alpha)(1-\cos\alpha);~~
\mbox{к)}~~\frac{(\sin\alpha+\cos\alpha)^{2}-1}{\ctg\alpha-\sin\alpha\cos\alpha};~~
\mbox{л)}~~\sin^{4}\alpha+\sin^{2}\alpha\cos^{2}\alpha+\cos^{2}\alpha;~~
\mbox{м)}~~\sin^{2}\alpha+\sin^{2}\alpha\cos^{2}\alpha+\cos^{4}\alpha;~~
\mbox{н)}~~\sqrt{\frac{1-\sin\alpha}{1+\sin\alpha}}+\sqrt{\frac{1+\sin\alpha}{1-\sin\alpha}};~~
\mbox{о)}~~\left(\sqrt{\frac{1-\sin\alpha}{1+\sin\alpha}}+\sqrt{\frac{1+\sin\alpha}{1-\sin\alpha}}\right)\left(\sqrt{\frac{1-\cos\alpha}{1+\cos\alpha}}-\sqrt{\frac{1+\cos\alpha}{1-\cos\alpha}}\right);~~
\mbox{п)}~~\frac{\sin^{4}\alpha+\cos^{4}\alpha-1}{\sin^{6}\alpha+\cos^{6}\alpha-1}.
15.3. Докажите тождества:
\mbox{а)}~~\frac{\tg^{2}\alpha-\sin^{2}\alpha}{\ctg^{2}\alpha-\cos^{2}\alpha}=\tg^{6}\alpha;~~
\mbox{б)}~~\frac{\tg\beta}{\tg\beta+\ctg\beta}=\sin^{2}\beta;~~
\mbox{в)}~~\frac{\tg\beta}{1-\tg^{2}\beta}=\frac{\ctg\beta}{\ctg^{2}\beta-1};~~
\mbox{г)}~~\frac{\sin^{2}\alpha-\cos^{2}\alpha+\cos^{4}\alpha}{\cos^{2}\alpha-\sin^{2}\alpha+\sin^{4}\alpha}=\tg^{4}\alpha;~~
\mbox{д)}~~\cos^{4}\gamma-\sin^{4}\gamma=1-2\sin^{2}\gamma;~~
\mbox{е)}~~\frac{1-2\sin^{2}\alpha}{\sin\alpha\cos\alpha}=\ctg\alpha-\tg\alpha;~~
\mbox{ж)}~~\frac{\tg\alpha}{\sin\alpha}-\frac{\sin\alpha}{\ctg\alpha}=\cos\alpha;~~
\mbox{з)}~~\frac{\tg^{2}\gamma+1}{\tg^{2}\gamma-1}=\frac{1}{\sin^{2}\gamma-\cos^{2}\gamma};~~
\mbox{и)}~~\sin^{4}\alpha+\cos^{4}\alpha=1-2\sin^{2}\alpha\cos^{2}\alpha;~~
\mbox{к)}~~\sin^{6}\alpha+\cos^{6}\alpha=1-3\sin^{2}\alpha\cos^{2}\alpha;~~
\mbox{л)}~~3(\sin^{4}x+\cos^{4}x)-2(\sin^{6}x+\cos^{6}x)=1;~~
\mbox{м)}~~\sin^{2}x\cos^{2}y+\sin^{2}x\sin^{2}y+\cos^{2}x\sin^{2}y+\cos^{2}x\cos^{2}y=1.
15.4.
\mbox{а) Дано:}~\sin\alpha=\frac{3}{5}{,}~\frac{\pi}{2}\lt\alpha\lt\pi.~\mbox{Найдите}~\cos\alpha{,}~\tg\alpha{,}~\ctg\alpha.
\mbox{б) Дано:}~\cos\alpha=\frac{8}{17}{,}~\frac{3\pi}{2}\lt\alpha\lt2\pi.~\mbox{Найдите}~\sin\alpha{,}~\tg\alpha{,}~\ctg\alpha.
\mbox{в) Дано:}~\tg\alpha=-\frac{5}{12}{,}~\frac{\pi}{2}\lt\alpha\lt\pi.~\mbox{Найдите}~\sin\alpha{,}~\cos\alpha{,}~\ctg\alpha.
\mbox{г) Дано:}~\ctg\alpha=\frac{9}{40}{,}~\pi\lt\alpha\lt\frac{3\pi}{2}.~\mbox{Найдите}~\sin\alpha{,}~\cos\alpha{,}~\tg\alpha.
15.5.
\mbox{а) Дано:}~\sin\alpha+\cos\alpha=a.~\mbox{Найдите}~\sin^{3}\alpha+\cos^{3}\alpha.
\mbox{б) Дано:}~\sin\alpha-\cos\alpha=a.~\mbox{Найдите}~\sin^{3}\alpha-\cos^{3}\alpha.
\mbox{в) Дано:}~\tg\alpha-\ctg\alpha=a.~\mbox{Найдите}~\tg^{2}\alpha+\ctg^{2}\alpha.
\mbox{г) Дано:}~\tg\alpha+\ctg\alpha=a.~\mbox{Найдите}~\tg^{4}\alpha+\ctg^{4}\alpha.
\mbox{д) Дано:}~\tg\alpha=3.~\mbox{Найдите}~\frac{\sin\alpha+\cos\alpha}{\sin\alpha-\cos\alpha}.
\mbox{е) Дано:}~\sin\alpha=\frac{1}{3}.~\mbox{Найдите}~\frac{\ctg\alpha+\tg\alpha }{\ctg\alpha-\tg\alpha}.
\mbox{ж) Дано:}~\sin\alpha\cos\alpha=0{,}4.~\mbox{Найдите}~\left|\frac{\sin\alpha+\cos\alpha}{\sin\alpha-\cos\alpha}\right|.
\mbox{з) Дано:}~\sin\alpha+\cos\alpha=a.~\mbox{Найдите}~\sin^{4}\alpha+\cos^{4}\alpha.
\mbox{и) Дано:}~\tg\alpha=-2.~\mbox{Найдите}~\frac{\sin^{4}\alpha}{3\cos^{2}\alpha-\sin^{2}\alpha}.
15.6. Упростите выражение:
\mbox{а)}~~\frac{\sin\left(\frac{\pi}{2}+\alpha\right)\cos(\pi-\alpha) \tg(3\pi+\alpha)\ctg\left(\alpha-\frac{3}{2}\pi\right)} {\cos(\alpha-2\pi)\sin\left(\frac{5}{2}\pi-\alpha\right) \tg(-\alpha)\ctg\left(\alpha-\frac{\pi}{2}\right)};~~
\mbox{б)}~~\frac{\ctg(270^\circ-\alpha)}{1-\tg^{2}(\alpha-180^\circ)} \cdot\frac{\ctg^{2}(360^\circ-\alpha)-1}{\ctg(180^\circ+\alpha)};~~
\mbox{в)}~~\frac{\cos^{2}(2\alpha-90^\circ)+\ctg^{2}(90^\circ+2\alpha)+1} {\sin^{2}(2\alpha-270^\circ)+\tg^{2}(270^\circ+2\alpha)+1};~~
\mbox{г)}~~\left(\sin(\pi+\alpha)+\cos\left(\frac{\pi}{2}+\alpha\right)\right)^{2}+ \left(\cos(2\pi-\alpha)-\sin\left(\frac{3\pi}{2}-\alpha\right)\right)^{2};~~
\mbox{д)}~~\left(\tg\left(\frac{\pi}{2}-\alpha\right)-\ctg\left(\frac{\pi}{2}+\alpha\right)\right)^{2}- \left(\ctg(\pi+\alpha)+\ctg\left(\frac{3\pi}{2}+\alpha\right)\right)^{2};~~
\mbox{е)}~~\sin160^\circ\cos110^\circ+\sin250^\circ\cos340^\circ+\tg110^\circ\tg340^\circ;~~
\mbox{ж)}~~\tg18^\circ\tg288^\circ+\sin32^\circ\sin148^\circ-\sin302^\circ\sin122^\circ;~~
\mbox{з)}~~\frac{\cos^{2}(\pi-\alpha)+\sin^{2}\left(\frac{\pi}{2}-\alpha\right)+\cos(\pi+\alpha)\cos(2\pi-\alpha)} {\tg^{2}\left(\alpha-\frac{\pi}{2}\right)\ctg^{2}\left(\frac{3}{2}\pi+\alpha\right)};~~
\mbox{и)}~~\frac{\sin^{3}\left(\alpha-\frac{3}{2}\pi\right)\cos(2\pi-\alpha)} {\tg^{3}\left(\alpha-\frac{\pi}{2}\right)\cos^{3}\left(\alpha-\frac{3}{2}\pi\right)}.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 16. Тригонометрические тождества

Докажите тождества (16.1—16.40):
16.1.
\cos\alpha+\cos2\alpha+\cos6\alpha+\cos7\alpha=4\cos\frac{\alpha}{2}\cos\frac{5\alpha}{2}\cos4\alpha.
16.2.
\sin9\alpha+\sin10\alpha+\sin11\alpha+\sin12\alpha=4\cos\frac{\alpha}{2}\cos\alpha\sin\frac{21\alpha}{2}.
16.3.
\cos\alpha+\sin\alpha+\cos3\alpha+\sin3\alpha=2\sqrt{2}\cos\alpha\sin{}\left(\frac{\pi}{4}+2\alpha\right).
16.4.
(\cos\alpha-\cos\beta)^{2}+(\sin\alpha-\sin\beta)^{2}=4\sin^{2}\frac{\alpha-\beta}{2}.
16.5.
\frac{\sin2\alpha-\sin3\alpha+\sin4\alpha}{\cos2\alpha-\cos3\alpha+\cos4\alpha}=\tg3\alpha.
16.6.
\frac{\cos{}\left(\frac{5}{2}\pi-6\alpha\right)+\sin(\pi+4\alpha)+\sin(3\pi-\alpha)}{\sin{}\left(\frac{5}{2}\pi+6\alpha\right)+\cos(4\alpha-2\pi)+\cos(\alpha+2\pi)}=\tg\alpha.
16.7.
\sin\alpha+\sin{}\left(\alpha+\frac{14\pi}{3}\right)+\sin{}\left(\alpha-\frac{8\pi}{3}\right)=0.
16.8.
\frac{\sin2\alpha+\sin5\alpha-\sin3\alpha}{\cos\alpha+1-2\sin^{2}2\alpha}=2\sin\alpha.
16.9.
\sin^{6}\alpha+\cos^{6}\alpha+3\sin^{2}\alpha\cos^{2}\alpha=1.
16.10.
\sin^{2}\alpha-\sin^{2}\beta=\sin(\alpha+\beta)\sin(\alpha-\beta).
16.11.
\cos4\alpha-\sin4\alpha\ctg2\alpha=\cos2\alpha-2\cos^{2}\alpha.
16.12.
1-\frac{1}{4}\sin^{2}2\alpha+\cos2\alpha=\cos^{2}\alpha+\cos^{4}\alpha.
16.13.
\tg\alpha+\ctg\alpha+\tg3\alpha+\ctg3\alpha=\frac{8\cos^{2}2\alpha}{\sin6\alpha}.
16.14.
\cos4\alpha\tg2\alpha-\sin4\alpha=\frac{2\tg\alpha}{\tg^{2}\alpha-1}.
16.15.
\sin^{2}(\frac{15}{8}\pi-2\alpha)-\cos^{2}(\frac{17}{8}\pi-2\alpha)=-\frac{\cos4\alpha}{\sqrt{2}}.
16.16.
(\cos\alpha-\cos\beta)^{2}-(\sin\alpha-\sin\beta)^{2}=-4\sin^{2}\frac{\alpha-\beta}{2}\cos(\alpha+\beta).
16.17.
\frac{\sin7\alpha}{\sin\alpha}-2(\cos2\alpha+\cos4\alpha+\cos6\alpha)-1=0.
16.18.
\frac{\cos4\alpha+1}{\ctg\alpha-\tg\alpha}=\frac{1}{2}\sin4\alpha.
16.19.
\ctg(45^\circ+2\alpha)=\frac{\cos4\alpha}{1+\sin4\alpha}.
16.20.
\frac{\cos(3\pi-2\alpha)}{2\sin^{2}{}\left(\frac{5\pi}{4}+\alpha\right)}=\tg{}\left(\alpha-\frac{5\pi}{4}\right).
16.21.
\frac{\sin4\alpha}{1+\cos4\alpha}\cdot\frac{\cos2\alpha}{1+\cos2\alpha}=\ctg{}\left(\frac{3}{2}\pi-\alpha\right).
16.22.
\tg4\alpha+\cos^{-1}4\alpha=\frac{\cos2\alpha+\sin2\alpha}{\cos2\alpha-\sin2\alpha}.
16.23.
\frac{\sin^{4}\alpha+\cos^{4}\alpha-1}{\sin^{6}\alpha+\cos^{6}\alpha-1}=\frac{2}{3}.
16.24.
\frac{\cos6\alpha-\cos7\alpha-\cos8\alpha+\cos9\alpha}{\sin6\alpha-\sin7\alpha-\sin8\alpha+\sin9\alpha}=\ctg\frac{15}{2}\alpha.
16.25.
\cos^{8}\alpha-\sin^{8}\alpha=\frac{1}{4}\cos2\alpha\,(3+\cos4\alpha).
16.26.
\frac{1+\cos(2\alpha-2\pi)+\cos(4\alpha+2\pi)-\cos(6\alpha-\pi)}{\cos(2\pi-2\alpha)+2\cos^{2}(2\alpha+\pi)-1}=2\cos2\alpha.
16.27.
\frac{3-4\cos2\alpha+\cos4\alpha}{3+4\cos2\alpha+\cos4\alpha}=\tg^{4}\alpha.
16.28.
\sin10^\circ\sin30^\circ\sin50^\circ\sin70^\circ=\frac{1}{16}.
16.29.
\sin20^\circ\sin40^\circ\sin60^\circ\sin80^\circ=\frac{3}{16}.
16.30.
\sin\frac{3\pi}{10}-\sin\frac{\pi}{10}=\frac{1}{2}.
16.31.
\ctg60^\circ+\tg60^\circ+\ctg50^\circ+\tg50^\circ=\frac{8}{\sqrt{3}}\cos20^\circ.
16.32.
8\cos\frac{4\pi}{9}\cos\frac{2\pi}{9}\cos\frac{\pi}{9}=1.
16.33.
\tg9^\circ+\tg15^\circ-\tg27^\circ-\ctg27^\circ+\ctg9^\circ+\ctg15^\circ=8.
16.34.
\cos\frac{\pi}{33}\cos\frac{2\pi}{33}\cos\frac{4\pi}{33}\cos\frac{8\pi}{33}\cos\frac{16\pi}{33}=\frac{1}{32}.
16.35.
\sin10^\circ+\sin20^\circ+\sin30^\circ+\sin40^\circ+\sin50^\circ=\frac{1}{2}\sin25^\circ\sin^{-1}5^\circ.
16.36.
\ctg70^\circ+4\cos70^\circ=\sqrt{3}.
16.37.
\sin18^\circ\sin54^\circ=\frac{1}{4}.
16.38.
\cos\frac{2\pi}{7}+\cos\frac{4\pi}{7}+\cos\frac{6\pi}{7}=-\frac12.
16.39.
\cos\frac{\pi}{7}\cos\frac{2\pi}{7}\cos\frac{4\pi}{7}=-\frac{1}{8}.
16.40.
\sin\frac{\pi}{3}+\sin\frac{2\pi}{3}+\dots+\sin\frac{n\pi}{3}=2\sin\frac{n\pi}{6}\sin\frac{(n+1)\pi}{6}.
Вычислите (16.41—16.55):
16.41.
\frac{\sin80^\circ+\cos70^\circ}{\sin70^\circ-\cos80^\circ}.
16.42.
\frac{(1-\sqrt{3}\tg1^\circ)\cos1^\circ}{\sin29^\circ}.
16.43.
\frac{(1-\cos40^\circ)\cos20^\circ\cos40^\circ}{\sin20^\circ\cos10^\circ}.
16.44.
\frac{\sin10^\circ+\cos10^\circ}{\sqrt{2}\sin125^\circ}.
16.45.
\frac{\sin47^\circ\sin20^\circ}{\cos43^\circ\cos290^\circ}.
16.46.
\frac{1}{\sin10^\circ\cos20^\circ}+\frac{\sqrt{3}}{\cos10^\circ\cos20^\circ}.
16.47.
\tg(2\alpha-45^\circ),
если
\tg\alpha=2.
16.48.
\frac{\sin^{4}3^\circ+\cos^{4}3^\circ}{1+\cos^{2}6^\circ}.
16.49.
\frac{\cos\alpha+7\cos2\alpha+\cos3\alpha}{\sin\alpha+7\sin2\alpha+\sin3\alpha},
если
\alpha=\frac{\pi}{12}.
16.50.
\frac{2\cos^{3}\alpha+\cos\alpha+\cos3\alpha}{\sin\alpha+\sin3\alpha+2\cos^{3}\alpha},
если
\tg\alpha=-2.
16.51.
\frac{\sqrt{2}(1+\tg10^{\circ})\cos70^{\circ}}{\sin10^\circ\cos35^\circ}.
16.52.
\frac{\cos^{2}3\alpha-\sin^{2}\alpha}{\cos2\alpha},
если
\alpha=\frac{\pi}{12}.
16.53.
\frac{4(\tg55^{\circ}-\tg35^{\circ})+8\tg20^{\circ}}{\tg20^{\circ}}.
16.54.
\frac{\sin4x+4\sin^{3}{}\left(\frac{\pi}{4}-x\right)\cos{}\left(\frac{\pi}{4}-x\right)}{\cos{}\left(\frac{\pi}{4}+x\right)\cos^{3}{}\left(\frac{\pi}{4}-x\right)}.
16.55.
\cos2\alpha,
если
6\sin2\alpha=5\cos^{2}\alpha+4.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 17. Тригонометрические уравнения

Решите уравнения (17.1—17.27):
17.1.
\mbox{а)}~~2\cos^{2} x+5\sin x-4=0;~~
\mbox{б)}~~6\cos^{2} x+5\sin x-7=0;~~
\mbox{в)}~~\sin x-2\cos2 x=1;~~
\mbox{г)}~~3\sin^{2} 2x+7\cos 2x-3=0.
17.2.
\mbox{а)}~~\sin x+\cos x=0;~~
\mbox{б)}~~\sin x=2\cos x;~~
\mbox{в)}~~\sin^{2} x-2\sin x\cos x=3\cos^{2} x;~~
\mbox{г)}~~6\sin^{2} x+\sin x\cos x-\cos^{2} x=2;~~
\mbox{д)}~~\cos^{2}x-3\sin x\cos x=\sin\frac{3\pi}{2}.
17.3.
\mbox{а)}~~\sin x=\sin 5x;~~
\mbox{б)}~~\cos 2x=\sin 5x;~~
\mbox{в)}~~1+\cos x+\cos 2x+\cos 3x=0;~~
\mbox{г)}~~\cos 5x+\cos 7x=\cos (\pi +6x);~~
\mbox{д)}~~\sin 3x+\sin 5x=\sin 4x;~~
\mbox{е)}~~1-\cos (\pi +x)-\sin \frac{3\pi +x}{2}=0;~~
\mbox{ж)}~~\sin 3x=2 \sin x.
17.4.
\mbox{а)}~~\sin 2x\sin 6x=\cos x \cos 3x;~~
\mbox{б)}~~\sin x\sin 3x+\sin4x\sin 8x=0;~~
\mbox{в)}~~\sin x\cos2x+\cos x\cos4x=\sin\left(\frac{\pi}{4}+2x\right)\sin\left(\frac{\pi}{4}-3x\right);~~
\mbox{г)}~~\cos 3x\cos 6x=\cos4x\cos 7x.
17.5.
\mbox{а)}~~\sin x-\cos x=1;~~
\mbox{б)}~~4\sin x+3\cos x=5;~~
\mbox{в)}~~\sin x-4\cos x=4;~~
\mbox{г)}~~2\sin x-\cos x=\frac{2}{5}.
17.6.
\mbox{а)}~~\sin^{2}2x+\sin^{2}3x+\sin^{2}4x+\sin^{2}5x=2;~~
\mbox{б)}~~\cos^{2}x+\cos^{2}2x-\cos^{2}3x-\cos^{2}4x=0;~~
\mbox{в)}~~\cos^{2}\frac{x}{2}+\cos^{2}\frac{3x}{2}-\sin^{2}2x-\sin^{2}4x=0;~~
\mbox{г)}~~\sin^{2}3x+\sin^{2}4x=\sin^{2}5x+\sin^{2}6x.
17.7.
\mbox{а)}~~\sin 2x=\cos^{4}\frac{x}{2}-\sin^{4}\frac{x}{2};~~
\mbox{б)}~~\sin^{4}x+\cos^{4}x=\frac{5}{8};~~
\mbox{в)}~~\sin^{4}2x+\cos^{4}2x=\sin 2x\cos 2x;~~
\mbox{г)}~~\sin^{4}x+\cos^{4}x-2\sin 2x+\frac{3}{2}\sin^{2}2x=0;~~
\mbox{д)}~~\sin^{4}x+\cos^{4}x=\cos 4x.
17.8.
\mbox{а)}~~\tg x+\ctg x=2;~~
\mbox{б)}~~1+(1+\sqrt{2})(\sin x+\cos x)+\sqrt{2}=\sin2x;~~
\mbox{в)}~~\sin^{3}x-\cos^{3}x=1+\sin x \cos x;~~
\mbox{г)}~~\sin 2x+5(\sin x+\cos x)+1=0;~~
\mbox{д)}~~(1-\sin2x)(\cos x-\sin x)=1-2\sin^{2}x;~~
\mbox{е)}~~\ctg x-\tg x=\frac{\cos x-\sin x}{0{,}5\sin 2x}.
17.9.
\mbox{а)}~~\sin (15^{\circ}+x)+\sin (45^{\circ}-x)=1;~~
\mbox{б)}~~\cos (20^{\circ}+x)+\cos (100^{\circ}-x)=\frac{1}{2};~~
\mbox{в)}~~\tg (70^{\circ}+x)+\tg (20^{\circ}-x)=2;~~
\mbox{г)}~~\tg (35^{\circ}+x)\ctg (10^{\circ}-x)=\frac{2}{3};~~
\mbox{д)}~~\tg x+\tg 50^{\circ}+\tg 70^{\circ}=\tg x\tg 50^{\circ}\tg 70^{\circ}.
17.10.
\mbox{а)}~~\sin^{2012}x+\cos^{2012}x=1;~~
\mbox{б)}~~\sin^{2}x+\sin^{2}3x=0;~~
\mbox{в)}~~\sin x+\cos 7x=2;~~
\mbox{г)}~~\cos 4x\cos 5x=1.
17.11.
\sin 2x+2\ctg x=3.
17.12.
\cos 3x-\sin x=\sqrt{3}(\cos x-\sin 3x).
17.13.
2\sin 4x+16 \sin^{3} x \cos x+3 \cos 2x-5=0.
17.14.
2 \cos x (2 \sin x-1)=-2+3\sin x+2 \sin^{2} x.
17.15.
1+2\cos 3x\cos x-\cos 2x=0.
17.16.
4\cos^{3}x+3\sqrt{2}\sin 2x=8\cos x.
17.17.
8 \sin^{4}x+13\cos 2x=7.
17.18.
2\cos 2x+\cos^{2}\frac{x}{2}-10\cos\left(\frac{5\pi}{2}-x\right)+\frac{7}{2}= \frac{1}{2}\cos x.
17.19.
\sqrt{2}\cos\left(\frac{x}{5}-\frac{\pi}{12}\right)-\sqrt{6}\sin\left(\frac{x}{5}- \frac{\pi}{12}\right)=2\sin\left(\frac{x}{5}+\frac{2\pi}{3}\right)-2\sin\left(\frac{3x}{5}+ \frac{\pi}{6}\right).
17.20.
\cos\left(x-\frac{\pi}{6}\right)+\sin\left(x-\frac{\pi}{3}\right)+\cos 2x=1.
17.21.
\ctg^{4}x=\cos^{3}2x+1.
17.22.
\sin x+\sin^{2}x+\cos^{3}x=0.
17.23.
2\sin x+8\cos x\cos2x=\sin2x\,(\cos x-\sin x).
17.24.
\tg2x+\sin2x=\frac{8}{3}\ctg x.
17.25.
\cos^{4} x=\frac{1}{4} \cos 2x+\frac{1}{2} \cos^{2}x\cos 8x.
17.26.
\sin x+2\sin 2x=3+\sin3x.
17.27.
2\tg 3x-3\tg 2x=\tg^{2}2x\tg3x.
Решите системы уравнений (17.28—17.32):
17.28.
\syst{3\sin 3x+\cos y=-4,\\x+y=\frac{3\pi}{2}.\\}
17.29.
\syst{x+\sin(x+y)=\frac{3}{2},\\3x-\sin(x+y)=\frac{5}{2}.\\}
17.30.
\syst{\sin x+\cos y=1,\\\cos2x-\cos2y=1.\\}
17.31.
\syst{3\cos x\cos y+7\sin x\sin y=4,\\5\cos x\cos y-3\sin x\sin y=3.\\}
17.32.
\syst{4\sin y-6\sqrt{2}\cos x=5+4\cos^{2} y,\\\cos 2x=0.\\}
Решите неравенства (17.33—17.39):
17.33.
4\sin^{2}x\ge1.
17.34.
\sin x\gt\cos x.
17.35.
2\sin^{2}x+3\cos x\ge0.
17.36.
\sin x-\cos x\le\frac{3}{2}.
17.37.
\tg x\ge\ctg x.
17.38.
(\cos x\sin2x-\sin x)(4\sin x+2\cos x+5)\lt0.
17.39.
\frac{\sin x+\sin5x}{\sin x}\ge0.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 18. Проверка в тригонометрических уравнениях

Решите уравнения (18.1—18.20):
18.1.
\mbox{а)}~\cos x=\frac{1}{2}~\mbox{на отрезке}~[0;2\pi];~~
\mbox{б)}~\sin x=-\frac{1}{2}~\mbox{на отрезке}~\left[-\frac{\pi}{2};\frac{\pi}{2}\right];~~
\mbox{в)}~\tg x=1~\mbox{на отрезке}~[0;\pi];~~
\mbox{г)}~\ctg x=-\sqrt{3}~\mbox{на отрезке}~[0;2\pi];~~
\mbox{д)}~\sin x=-\frac{\sqrt{2}}{2}~\mbox{на отрезке}~\left[0;\frac{3\pi}{2}\right];~~
\mbox{е)}~\cos x=-\frac{\sqrt{3}}{2}~\mbox{на отрезке}~[-\pi;\pi];~~
\mbox{ж)}~\sin x=\frac{1}{5}~\mbox{на отрезке}~[-2\pi;0];~~
\mbox{з)}~\tg x=-1~\mbox{на отрезке}~[-\pi;\pi];~~
\mbox{и)}~\tg x=3~\mbox{на отрезке}~[-2\pi;0];~~
\mbox{к)}~\ctg x=\frac{1}{\sqrt{3}}~\mbox{на отрезке}~[2\pi;4\pi];~~
\mbox{л)}~\cos x=-\frac{2}{3}~\mbox{на отрезке}~\left[0;\frac{3\pi}{2}\right];~~
\mbox{м)}~\sin x=\frac{1}{2}~\mbox{на отрезке}~\left[\frac{3\pi}{2};\frac{5\pi}{2}\right].
18.2.
\mbox{а)}~\cos x=-\frac{1}{2}~\mbox{на интервале}~(2;5);~~
\mbox{б)}~\sin x=-\frac{\sqrt{3}}{2}~\mbox{на отрезке}~[4;6];~~
\mbox{в)}~\tg x=\frac{\sqrt{3}}{3}~\mbox{на отрезке}~[3{,}5;4{,}5];~~
\mbox{г)}~\ctg x=-1~\mbox{на отрезке}~[-4{,}5;-3{,}5].
18.3.
\mbox{а)}~\tg 2x=-1~\mbox{на отрезке}~\left[\frac{\pi}{2};\frac{3\pi}{2}\right];~~
\mbox{б)}~\cos\frac{x}{2}=-\frac{\sqrt{2}}{2}~\mbox{на отрезке}~[\pi;3\pi].
18.4.
\mbox{а)}~\sin 3x=\frac{\sqrt{3}}{2}~\mbox{на отрезке}~\left[-\frac{\pi}{6};\frac{\pi}{6}\right];~~
\mbox{б)}~\tg{}\left(x+\frac{\pi}{4}\right)=\sqrt{3}~\mbox{на интервале}~(-\pi;0);~~
\mbox{в)}~\ctg{}\left(x-\frac{\pi}{3}\right)=1~\mbox{на отрезке}~[-\pi;0];~~
\mbox{г)}~\sin 3x=\frac{2}{3}~\mbox{на интервале}~\left(\frac{\pi}{12};\frac{\pi}{3}\right).
18.5.
\mbox{а)}~\sqrt{\sin x}=\sqrt{\cos x};~~
\mbox{б)}~\sqrt{2\sin x -1}=\sqrt{\cos x}.
18.6.
\sin 2x+\cos x+2\sin x=-1
на интервале
(0;5).
18.7.
\sin^{2}x-\sqrt{3} \sin 2x-\cos^{2}x=-2
на интервале
(0;4).
18.8.
\mbox{а)}~\sqrt{2\sin 2x}+2 \sin x=0;~
\mbox{б)}~\sqrt{1+\cos x}=\sin x;~
\mbox{в)}~\sqrt{\frac{3}{4}-\cos x}=\sqrt{\frac{3}{4}-\cos 3x}.
18.9.
\mbox{а)}~\sqrt{3+4\sqrt{6}-(16\sqrt{3}-8\sqrt{2})\cos x}=4\cos x-\sqrt{3};~
\mbox{б)}~\sqrt{2+\sqrt{6}-(6\sqrt{2}-2\sqrt{3})\sin x}=2\sin x-\sqrt{2}.
18.10.
\mbox{а)}~\cos 7x-\sqrt{3}\sin 7x=-\sqrt{2}~\mbox{на интервале}~\left(0{,}4\pi;\frac{6}{7}\pi\right);~
\mbox{б)}~\sqrt{2}\cos 8x+\sqrt{2}\sin 8x=-1~\mbox{на интервале}~\left(\frac{3}{8}\pi;0{,}7\pi\right).
18.11.
\sqrt{\sin (1-x)}=\sqrt{\cos x}
на отрезке
[0;2\pi].
18.12.
\sqrt{\sin x}=\sqrt{\cos(2+x)}
на отрезке
[0;2\pi].
18.13.
4|{\sin x}|+2\cos 2x=3.
18.14.
1+2|{\cos x}| \sin x=0.
18.15.
\mbox{а)}~\sqrt{17-7\sin 2x}=3\cos x-5\sin x;~
\mbox{б)}~\sqrt{5+\cos 2x}=\sin x+3\cos x.
18.16.
\mbox{а)}~\sqrt{\sin3x+\cos x-\sin x}=\sqrt{\cos x-\sin2x};~
\mbox{б)}~\sqrt{-{\cos{}\left(x+\frac{\pi}{4}\right)}\sin2x-\frac{1}{2}\sin{}\left(x+\frac{\pi}{4}\right)}=\sqrt{\cos{}\left(x+\frac{\pi}{4}\right)}.
18.17.
\sqrt{4-x^{2}}\,(\sin2\pi x-3\cos\pi x)=0.
18.18.
\sqrt{25-4x^{2}}\,(3\sin2\pi x+8\sin\pi x)=0.
18.19.
\mbox{а)}~6\sin x-\frac{1}{6}=\sqrt{34\sin x-\frac{35}{36}};~
\mbox{б)}~6\cos x-\frac{1}{3}=\sqrt{32\cos x-\frac{17}{9}}.
18.20.
5\cos2x+7\cos{}\left(x+\frac{\pi}{2}\right)+1=0
на отрезке
\left[\frac{\pi}{2};\frac{3\pi}{2}\right].
18.21. Найдите наибольший отрицательный корень уравнения
\sin{}\left(x+\frac{\pi}{3}\right)+\cos{}\left(x+\frac{\pi}{6}\right)+\sqrt{3}=0.
18.22. а) Найдите все корни уравнения
(1+\tg^{2}x)\sin x-\tg^{2}x+1=0,
удовлетворяющие условию
\tg x\lt0.
б) Найдите все корни уравнения
\cos x+(1+\cos x)\tg^{2}x-1=0,
удовлетворяющие условию
\tg x\gt0.
Решите уравнения (18.23—18.31):
18.23.
\sqrt{\sin x}=\sqrt{1-2 \sin^{2}x}.
18.24.
\sqrt{-{\cos x}}=\sqrt{-1+2 \sin^{2}x}.
18.25.
2 \sin^{2}x=\sqrt{3} \sin x
на интервале
(-5;-3).
18.26.
\sqrt{2} \cos^{2}x=\cos x
на интервале
(-6;-4).
18.27.
\mbox{а)}~(2+3 \cos 2x)(\sqrt{2\cos 2x+3\sin x+3}-2 \sin x+1)=0;~
\mbox{б)}~(\sqrt{5-3\cos 2x-8\sin x} +4 \sin x+1)(1+4 \cos 2x)=0.
18.28.
(2\sin x-1)\sqrt{\cos{}\left(x+\frac{\pi}{4}\right)}=0.
18.29.
(1+2\cos x)\sqrt{\sin{}\left(x+\frac{\pi}{4}\right)}=0.
18.30.
\sqrt{\frac{3}{\sqrt{2}}\cos x-1}+\sin x=0.
18.31.
\sqrt{2}\cos x=\sqrt{-3\sqrt{3} \sin x-4}.
18.32. Найдите все корни уравнения
\sin 4x+2 \cos^{2}x=1,
удовлетворяющие условию
|x|\lt1.
Решите уравнения (18.33—18.47):
18.33.
\mbox{а)}~\frac{|{\sin x}|}{\sin x}=1-\cos 2x~\mbox{на отрезке}~\left[\frac{\pi}{2};\frac{3\pi}{2}\right];~
\mbox{б)}~\frac{|{\cos x}|}{\cos x}=\sin 2x -1~\mbox{на отрезке}~[0;\pi].
18.34.
\mbox{а)}~\tg (4 \sin x)=\sqrt{3}~\mbox{на интервале}~\left(\frac{\pi}{2};\frac{3\pi}{2}\right);~
\mbox{б)}~\ctg (3 \cos x)=1~\mbox{на интервале}~(0; 2\pi).
18.35.
\mbox{а)}~\left|\cos^{2}\frac{x}{2}-\frac{2}{5}\right|=5 \cos x+1;~
\mbox{б)}~\left|\cos^{2}\frac{x}{2}-\frac{1}{3}\right|=3 \cos x+1.
18.36.
\sqrt{10}\cos x-\sqrt{4\cos x-\cos 2x}=0.
18.37.
\sqrt{\sin 2x-2\cos 2x}=\sqrt{2}\sin x.
18.38.
\sqrt{2}\cos{}\left(x+\frac{\pi}{4}\right)-\sin x=|{\cos x}|.
18.39.
\mbox{а)}~|{\sin x}+\sin 2x|=||{\sin x}|-|{\sin 2x}||~\mbox{на интервале}~(-2\pi;2\pi);~
\mbox{б)}~|{\sin 2x}+\cos x|=||{\sin 2x}|-|{\cos x}||~\mbox{на интервале}~(-2\pi;2\pi).
18.40.
\mbox{а)}~\sin x-2\sin2x+\sin3x=|1-2\cos x+\cos2x|;~
\mbox{б)}~|{\cos x}+2\sin2x-\cos3x|=1+2\sin x-\cos2x.
18.41.
\mbox{а)}~|{\sin^{3}x}|+13\cos^{3}x=\cos x;~
\mbox{б)}~24|{\cos^{3}x}|-2\sin^{3}x+\sin x=0.
18.42.
\mbox{а)}~2\sin{}\left(3x+\frac{\pi}{4}\right)=\sqrt{1+8\sin2x\cos^{2}2x};~
\mbox{б)}~\sqrt{\frac{1-4\cos^{2}3x}{8\cos{}\left(2x-\frac{2\pi}{3}\right)}}=\cos{}\left(2x-\frac{\pi}{6}\right).
18.43.
\mbox{а)}~\tg{}\left(\frac{\pi}{2}\cos x\right)=\ctg{}\left(\frac{\pi}{2}\sin x\right);~
\mbox{б)}~\tg(\pi\ctg x)=\ctg(\pi\tg x).
18.44.
\sqrt{3}\sin2x-2\cos^{2}x=2\sqrt{2+2\cos2x}.
18.45.
2\tg x-4\ctg x=\sqrt{\tg^{2}\frac{x}{2}-2+\ctg^{2}\frac{x}{2}}.
18.46.
\mbox{а)}~\cos x\cos\frac{x}{4}-\frac{7}{8}\sin x-2\cos\frac{x}{4}\cos\frac{x}{2}+ \cos\frac{x}{4}+\frac{1}{2}\sin\frac{x}{4}+\frac{7}{16} =0
на отрезке
\left[-\frac{5}{2}\pi;\frac{1}{2}\pi\right];

\mbox{б)}~\cos x\cos\frac{x}{4}-\frac{9}{10}\sin x-2\cos\frac{x}{4} \cos\frac{x}{2}+\cos\frac{x}{4}-\frac{1}{2}\sin\frac{x}{4}-\frac{9}{20} =0
на отрезке
\left[-\frac{3}{2}\pi;\frac{3}{2}\pi\right].
18.47.
\mbox{а)}~\tg2x\tg7x=1;~
\mbox{б)}~\cos x\cos2x\cos4x\cos8x=\frac{1}{16}.
18.48. Найдите сумму корней уравнения
\cos2x+\tg^{2}x=\frac{1-3\cos^{3}x}{\cos^{2}x},
принадлежащих промежутку
1\le x\le50.
18.48. Сколько корней на отрезке
[0;1]
имеет уравнение
8x(2x^{2}-1)(8x^{4}-8x^{2}+1)=1?
18.49. Функция
y=f(t)
такова, что сумма корней уравнения
f(\sin x)=0
на отрезке
\left[\frac{3\pi}{2};2\pi\right]
равна
33\pi,
а сумма корней уравнения
f(\cos x)=0
на отрезке
\left[\pi;\frac{3\pi}{2}\right]
равна
23\pi.
Какова сумма корней второго уравнения на отрезке
\left[\frac{\pi}{2};\pi\right]?
Решите системы (18.50—18.60):
18.50.
\syst{\sqrt{\cos 2x}\cos x=0,\\2\sin^{2}x-\cos{}\left(2y-\frac{\pi}{3}\right)=0.\\}
18.51.
\syst{\sin y\cos x+\sin x=0,\\2\cos^{2}y+\sin y\sin x=\cos2y\cos x.\\}
18.52.
\syst{z=\frac{2x}{1-x^{2}},\\x=\frac{2y}{1-y^{2}},\\y=\frac{2z}{1-z^{2}}.\\}
18.53.
\syst{\sqrt{1+\sin x\sin y}=\cos x,\\2\sin x\ctg y+1=0.\\}
18.54.
\syst{\sin(x-2y)=0,\\\cos(x-y)=1,\\-\pi\le x\le\pi,\\\pi\le y\le2\pi.\\}
18.55.
\syst{\cos^{2}(x+y)+2\sin(x+y)=\frac{7}{4},\\ \tg\frac{x}{2}=\tg\frac{\pi}{12},\\0\lt x\lt2\pi,\\0\le y\le\pi.\\}
18.56.
\syst{\left|\sin{}\left(3x+\frac{\pi}{4}\right)\right|=\sin y-\cos y,\\ \sin 2y+2\sin 2x=\frac{3}{4}+2\sin^{3}2x.\\}
18.57.
\syst{9\sin^{2} x-5\sin x \sin 2x+17\cos x-11=0,\\ 5\cos^{3} x-3\sin^{2} x+8\cos x-1=0.\\}
18.58.
\syst{4\sin x-2\sin y=3,\\2\cos x-\cos y=0.\\}
18.59.
\syst{2\sin 3x+2\cos 4x=1+\sqrt{2},\\2\sin 7x-2\sin x=\sqrt{2},\\0\le x\le\pi.\\}
18.60.
\syst{\cos11x=\cos x,\\\sin x-\cos4x=1,\\|x|\lt3.\\}
Решите неравенства (18.61—18.70):
18.61.
\sin x\gt|{\cos x}|.
18.62.
\sin^{2}x\le\cos^{2}x.
18.63.
\sin x\cdot\sin|x|\ge-\frac{1}{2}.
18.64.
2\tg 2x\le3\tg x.
18.65.
\sqrt{5-2\sin x}\ge6\sin x-1.
18.66.
\frac{1}{\sqrt{2}}(1-\cos 2x)\ge\sin x\,(1+|1-\sqrt{2}\sin x|).
18.67.
5+2\cos2x\le3|2\sin x-1|.
18.68.
1-\frac{\cos x}{4\cos^{2}x-3}\lt\frac{1}{3-4\cos^{2} x}
на интервале
(0;\pi).
18.69.
\mbox{а)}~\sqrt{6-10\cos x-\sin x}\lt\sin x-\cos x~\mbox{на отрезке}~[-\pi;\pi];~
\mbox{б)}~\sqrt{6\cos x-\sin x+4}\lt\sin x+\cos x~\mbox{на отрезке}~[0;2\pi].
18.70.
\sin x\le\sin2x\le\sin3x\le\sin4x\le\sin5x
на отрезке
[0;2\pi].
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 19. Обратные тригонометрические функции

Определение. Арксинусом
a
называется число, которое принадлежит отрезку
\left[-\frac{\pi}{2}; \frac{\pi}{2}\right],
и синус которого равен
a,
т. е.
1)~~-\frac{\pi}{2}\le\arcsin a\le\frac{\pi}{2},\quad 2)~~\sin(\arcsin a)=a.
19.1. Найдите:
а) 
\arcsin\frac{1}{2};
  
б) 
\arcsin\left(-\frac{1}{2}\right);
  
в) 
\arcsin 1;
  
г) 
\arcsin(-1);
  
д) 
\arcsin 0;
  
е) 
\arcsin\frac{\sqrt{3}}{2};
  
ж) 
\arcsin\left(-\frac{\sqrt{3}}{2}\right);
  
з) 
\arcsin\frac{\sqrt{2}}{2};
  
и) 
\arcsin\left(-\frac{\sqrt{2}}{2}\right).
Теорема. Для любого числа
a,
по модулю не превосходящего 1, существует единственный арксинус.
Теорема. Если
|a| \le 1,
то
\sin x=a ~{}\Leftrightarrow{}~ \sovok{ x=\arcsin a+2\pi k~~(k\in\mathbb{Z}),\\ x=\pi-\arcsin a+2\pi k~~(k \in\mathbb{Z}) \\}~{}\Leftrightarrow{}~ x=(-1)^{n}\arcsin a+\pi n~~(n\in\mathbb{Z}).
Определение. Арккосинусом
a
называется число, которое принадлежит отрезку
[0; \pi],
и косинус которого равен
a,
т. е.
1)~~0\le\arccos a\le\pi,\quad2)~~\cos(\arccos a)=a.
19.2. Найдите:
а) 
\arccos\frac{1}{2};
  
б) 
\arccos\left(-\frac{1}{2}\right);
  
в) 
\arccos 1;
  
г) 
\arccos(-1);
  
д) 
\arccos 0;
  
е) 
\arccos\frac{\sqrt{3}}{2};
  
ж) 
\arccos\left(-\frac{\sqrt{3}}{2}\right);
  
з) 
\arccos\frac{\sqrt{2}}{2};
  
и) 
\arccos\left(-\frac{\sqrt{2}}{2}\right).
Теорема. Для любого числа
a,
по модулю не превосходящего 1, существует единственный арккосинус.
Теорема. Если
|a| \le 1,
то
\cos x=a ~{}\Leftrightarrow{}~ \sovok{x=\arccos a+2\pi k~~(k\in\mathbb{Z}),\\ x=-{\arccos a}+2\pi k~~(k\in\mathbb{Z})\\} ~{}\Leftrightarrow{}~ x=\pm{\arccos a}+2\pi k ~~(k \in\mathbb{Z}).
Определение. Арктангенсом
a
называется число, которое принадлежит интервалу
\left(-\frac{\pi}{2};\frac{\pi}{2}\right),
и тангенс которого равен
a,
т. е.
1)~~-\frac{\pi}{2}\lt\arctg a\lt\frac{\pi}{2},\quad 2)~~\tg(\arctg a)=a.
19.3. Найдите:
а) 
\arctg 1;
  
б) 
\arctg(-1);
  
в) 
\arctg 0;
  
г) 
\arctg\sqrt{3};
  
д) 
\arctg(-\sqrt{3});
  
е) 
\arctg\frac{\sqrt{3}}{3};
  
ж) 
\arctg\left(-\frac{\sqrt{3}}{3}\right).
Определение. Арккотангенсом
a
называется число, которое принадлежит интервалу
(0;\pi),
и котангенс которого равен
a,
т. е.
1)~~0\lt\arcctg a\lt\pi,\quad 2)~~\ctg(\arcctg a)=a.
19.4. Найдите:
а) 
\arcctg 1;
  
б) 
\arcctg(-1);
  
в) 
\arcctg 0;
  
г) 
\arcctg\sqrt{3};
  
д) 
\arcctg(-\sqrt{3});
  
е) 
\arcctg\frac{\sqrt{3}}{3};
  
ж) 
\arcctg\left(-\frac{\sqrt{3}}{3}\right).
Теорема. Для любого числа
a
существуют единственный арктангенс и единственный арккотангенс.
Теорема. Для любого числа
a
\tg x=a ~{}\Leftrightarrow{}~ x=\arctg a+\pi k~~(k\in\mathbb{Z});
\ctg x=a ~{}\Leftrightarrow{}~ x=\arcctg a+\pi k~~(k\in\mathbb{Z}).
19.5. Найдите:
а) 
\sin(\arccos a);
  
б) 
\cos(\arcsin a);
  
в) 
\tg(\arcctg a);
  
г) 
\ctg(\arctg a);
  
д) 
\tg(\arcsin a);
  
е) 
\tg(\arccos a);
  
ж) 
\ctg(\arccos a);
  
з) 
\ctg(\arcsin a);
  
и) 
\cos(\arctg a);
  
к) 
\sin(\arctg a);
  
л) 
\sin(\arcctg a);
  
м) 
\cos(\arcctg a).
19.6. Какие значения могут принимать величины
a
и
b,
если:
а) 
b=\frac{1}{2}\arcsin a;
  
б) 
b=3\arccos(2a);
  
в) 
b=\arctg(5a);
  
г) 
b=\frac{3}{4}\arcctg a -1?
19.7. Вычислите:
а) 
\sin\left(\frac{\pi}{2}-\arccos 0{,}6\right);
  
б) 
\cos\left(\frac{\pi}{2}+\arcsin(-0{,}8)\right);
  
в) 
\tg\left(\frac{3\pi}{2}-\arcsin\left(-\frac{5}{13}\right)\right);
  
г) 
\sin\left(\arctg\frac{3}{4}-\frac{3\pi}{2}\right);
  
д) 
\cos(\arcsin(\sqrt{3}-\sqrt{2}));
  
е) 
\cos\left(\arcsin\frac{\pi}{3}\right).
19.8. Вычислите:
а) 
\tg\left(5\arctg\frac{\sqrt{3}}{3}-\frac{1}{4}\arcsin\frac{\sqrt{3}}{2}\right);
  
б) 
\sin\left(3\arctg\sqrt{3}+2\arccos\frac{1}{2}\right);
  
в) 
\sin\left(\frac{1}{2}\arcctg\left(-\frac{3}{4}\right)\right);
  
г) 
\sin\left(\frac{1}{2}\arcsin\left(-\frac{2\sqrt{2}}{3}\right)\right);
  
д) 
\ctg\left(\frac{1}{2}\arccos\left(-\frac{4}{7}\right)\right).
19.9. Докажите равенства:
а) 
\arccos\sqrt{\frac{2}{3}}-\arccos\frac{\sqrt{6}+1}{2\sqrt{3}}=\frac{\pi}{6};
  
б) 
\arcsin\frac{4}{5}+\arcsin\frac{5}{13}+\arcsin\frac{16}{65}=\frac{\pi}{2};
  
в) 
\arccos\frac{1}{2}+\arccos\left(-\frac{1}{7}\right)=\arccos\left( -\frac{13}{14}\right);
  
г) 
2\arctg\frac{1}{5}+\arctg\frac{1}{4}=\arctg\frac{32}{43};
  
д) 
\arctg\frac{1}{3}+\arctg\frac{1}{5}+\arctg\frac{1}{7}+\arctg\frac{1}{8}=\frac{\pi}{4}.
19.10. Сравните числа:
а) 
\arccos(-0{,}3)
и
\arccos(-0{,}2);
  
б) 
\arcsin\frac{1}{5}
и
\arcsin\frac{1}{6};
  
в) 
\arccos\frac{2}{3}
и
\arcsin\frac{1}{3};
  
г) 
\arccos\left(-\frac{4}{5}\right)
и
\arcsin\left (-\frac{5}{6}\right);
  
д) 
\cos 40^\circ
и
\frac{4}{5}.
19.11. Найдите:
а) 
\arcsin\left(\sin\frac{3}{2}\right);
  
б) 
\arccos(\cos 3);
  
в) 
\arcsin(\sin 2);
  
г) 
\arccos(\cos 10);
  
д) 
\arctg(\tg 4);
  
е) 
\arcsin(\sin 6);
  
ж) 
\arctg 8+\arctg\frac{19}{22}+\arcctg\left(-\frac{3}{2}\right).
19.12. Докажите тождества:
а) 
\arcsin x+\arccos x=\frac{\pi}{2};
  
б) 
\arctg x+\arcctg x=\frac{\pi}{2};
  
в) 
\arccos(-x)=\pi-\arccos x;
  
г) 
\arcctg(-x)=\pi-\arcctg x.
19.13. Докажите равенства:
а) 
\arctg2+\arctg3=\frac{3\pi}{4};
  
б) 
\arctg\frac{3}{4}+\arctg\frac{1}{7}=\frac{\pi}{4};
  
в) 
\arcsin0{,}6+\arcsin0{,}8=\frac{\pi}{2};
  
г) 
\arccos\frac{5}{13}-\arccos\frac{12}{13}=\arccos\frac{120}{169}.
19.14. Постройте графики функций:
а) 
y=\arcsin x;
  
б) 
y=\arccos x;
  
в) 
y=\arctg x;
  
г) 
y=\arcctg x;
  
д) 
y=\sin(\arcsin x);
  
е) 
y=\cos(\arccos x);
  
ж) 
y=\tg(\arctg x);
  
з) 
y=\ctg(\arcctg x);
  
и) 
y=\arcsin(\sin x);
  
к) 
y=\arccos(\cos x);
  
л) 
y=\arctg(\tg x);
  
м) 
y=\arcctg(\ctg x);
  
н) 
y=\arccos(\sin x).
19.15. Решите уравнения:
а) 
\arcsin(x^{2}-2x+2)=\frac{\pi x}{2};
  
б) 
4\arctg(x^{2}-3x-2)-\pi=0;
  
в) 
\arctg(x+2)-\arctg(x+1)=\frac{\pi}{4};
  
г) 
2\arctg\frac{1}{2}-\arctg x=\frac{\pi}{4};
  
д) 
\arcsin\frac{2}{3\sqrt{x}}-\arcsin\sqrt{1-x} =\arcsin\frac{1}{3};
  
е) 
\arcsin 3x=\arccos 4x;
  
ж) 
\arctg 3x=\arccos 8x;
  
з) 
2\arcsin x=\arcsin\frac{10x}{13};
  
и) 
\sqrt{4x^{2}+4x+3}\cdot \arctg(2x+1) +\sqrt{x^{2}-4x+6}\cdot \arctg(2-x)=0;
  
к) 
\arccos(\sin 2x)=3x+\frac{\pi}{3};
  
л) 
\arcsin\left(\cos\left(3x-\frac{\pi}{4}\right)\right)=2x;
  
м) 
\arccos\left(\cos\left(\frac{\pi}{4}-4\pi x\right)\right)=\pi -\arcsin\left(\sin\left(2\pi x+ \frac{\pi}{4}\right)\right).
19.16. Найдите наибольшее значение функции
y=\arctg(\cos x)+\arctg(\cos 2x).
19.17. Решите неравенства:
а) 
\arccos 3x+\arcsin(x+1) \le \frac{7\pi}{6};
  
б) 
\sin x\arccos x+x\cos x\gt0.
19.18. Найдите все значения
k,
при которых хотя бы одна общая точка графиков функций
y=\frac{2}{5}-\arcsin x
и
y=\frac{2}{5}-2 \arctg kx
имеет отрицательную ординату.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 20. Степень с рациональным показателем

20.1. Упростите выражения:
\mbox{а)}~~\sqrt[4]{32\sqrt[3]{4}}+\sqrt[4]{64\sqrt[3]{\frac{1}{2}}}-3\sqrt[3]{2\sqrt[4]{2}};~~
\mbox{б)}~~\frac{\sqrt[4]{7\sqrt[3]{54}+15\sqrt[3]{128}}}{\sqrt[3]{4\sqrt[4]{32}}+\sqrt[3]{9\sqrt[4]{162}}}
20.2. Сократите дроби:
\mbox{а)}~~\frac{a^{2}-b^{2}}{a-b};~~
\mbox{б)}~~\frac{a-b}{a^{\frac{1}{2}}-b^{\frac{1}{2}}};~~
\mbox{в)}~~\frac{a^{3}+b^{3}}{a+b};~~
\mbox{г)}~~\frac{a-b}{a^{\frac{1}{3}}-b^{\frac{1}{3}}};~~
\mbox{д)}~~\frac{a+b}{a^{\frac{2}{3}}-(ab)^{\frac{1}{3}}+b^{\frac{2}{3}}};~~
\mbox{е)}~~\frac{4-x}{2+x^{\frac{1}{2}}};~~
\mbox{д)}~~\frac{9a-4b}{3\sqrt{a}-2\sqrt{b}};~~
\mbox{з)}~~\frac{a-2(ab)^{\frac{1}{2}}+b}{a^{\frac{1}{2}}-b^{\frac{1}{2}}};~~
\mbox{и)}~~\frac{a^{\frac{3}{2}}-b^{\frac{3}{2}}}{a+(ab)^{\frac{1}{2}}+b};~~
\mbox{к)}~~\frac{27x^{\frac{3}{2}}+8y^{\frac{3}{2}}}{3x^{\frac{1}{2}}+2y^{\frac{1}{2}}}
20.3. Сократите дроби:
\mbox{а)}~~\frac{a-\sqrt{ab}}{\sqrt{a}-\sqrt{b}};~~
\mbox{б)}~~\frac{a\sqrt{a}-b\sqrt{b}}{\sqrt{a}-\sqrt{b}};~~
\mbox{в)}~~\frac{x-y}{x\sqrt{y}-y\sqrt{x}};~~
\mbox{г)}~~\frac{\left(a^{\frac{1}{5}}-b^{\frac{1}{5}}\right)\left(a^{\frac{2}{5}}+(ab)^{\frac{1}{5}}+b^{\frac{2}{5}}\right)}{a-b^{\frac{3}{5}}a^{\frac{2}{5}}};~~
\mbox{д)}~~\frac{x^{\frac{1}{2}}-y^{\frac{1}{2}}}{x^{\frac{5}{4}}y+y^{\frac{5}{4}}x};~~
\mbox{е)}~~\frac{xy\sqrt[3]{x}-2y\sqrt[3]{(xy)^{2}}+y^{2}\sqrt[3]{y}}{\left(x^{\frac{2}{3}}-y^{\frac{2}{3}}\right)^{2}};~~
\mbox{ж)}~~\frac{a^{\frac{1}{2}}-b^{\frac{1}{2}}}{a^{\frac{1}{6}}-b^{\frac{1}{6}}}
20.4. Упростите выражения:
\mbox{а)}~~\frac{\sqrt{x}+1}{x\sqrt{x}+x+\sqrt{x}}:\frac{1}{x^{2}-\sqrt{x}};~~
\mbox{б)}~~\frac{x-1}{x+x^{\frac{1}{2}}+1}:\frac{x^{0{,}5}+1}{x^{1{,}5}-1}+\frac{2}{x^{-0{,}5}};~~
\mbox{в)}~~\frac{x-1}{x^{\frac{3}{4}}+x^{\frac{1}{2}}}\cdot\frac{x^{\frac{1}{2}}+x^{\frac{1}{4}}}{x^{\frac{1}{2}}+1}\cdot x^{\frac{1}{4}}+1;~~
\mbox{г)}~~\frac{(x^{2}-y^{2})(\sqrt[3]{x}+\sqrt[3]{y})}{\sqrt[3]{x^{5}}+\sqrt[3]{x^{2}y^{3}}-\sqrt[3]{x^{3}y^{2}}-\sqrt[3]{y^{5}}}-(\sqrt[3]{xy}+\sqrt[3]{y^{2}});~~
\mbox{д)}~~\left(\frac{a+2}{\sqrt{2a}}-\frac{a}{\sqrt{2a}+2}+\frac{2}{a-\sqrt{2a}}\right)\cdot\frac{\sqrt{a}-\sqrt{2}}{a+2};~~
\mbox{е)}~~\frac{1-x^{-2}}{x^{\frac{1}{2}}-x^{-\frac{1}{2}}}-\frac{2}{x^{\frac{3}{2}}}+\frac{x^{-2}-x}{x^{\frac{1}{2}}-x^{-\frac{1}{2}}};~~
\mbox{ж)}~~\left((\sqrt[4]{p}-\sqrt[4]{q})^{-2}+(\sqrt[4]{p}+\sqrt[4]{q})^{-2}\right):\frac{\sqrt{p}+\sqrt{q}}{p-q};~~
\mbox{з)}~~\frac{2x^{-\frac{1}{3}}}{x^{\frac{2}{3}}-3x^{-\frac{1}{3}}}-\frac{x^{\frac{2}{3}}}{x^{\frac{5}{3}}-x^{\frac{2}{3}}}-\frac{x+1}{x^{2}-4x+3};~~
\mbox{и)}~~\frac{(\sqrt[4]{m}+\sqrt[4]{n})^{2}+(\sqrt[4]{m}-\sqrt[4]{n})^{2}}{2(m-n)}:\frac{1}{m^{\frac{3}{2}}-n^{\frac{3}{2}}}-3\sqrt{mn};~~
\mbox{к)}~~\frac{x-y}{x^{\frac{3}{4}}+x^{\frac{1}{2}}y^{\frac{1}{4}}}\cdot\frac{x^{\frac{1}{2}}y^{\frac{1}{4}}+x^{\frac{1}{4}}y^{\frac{1}{2}}}{x^{\frac{1}{2}}+y^{\frac{1}{2}}}\cdot\frac{x^{\frac{1}{4}}y^{-\frac{1}{4}}}{x^{\frac{1}{2}}-2x^{\frac{1}{4}}y^{\frac{1}{4}}+y^{\frac{1}{2}}};~~
\mbox{л)}~~\left(\frac{x^{\frac{3}{4}}-x^{\frac{1}{4}}}{1-x^{\frac{1}{2}}}+\frac{1+\sqrt{x}}{x^{\frac{1}{4}}}\right)^{2}\cdot\left(1+\frac{2}{\sqrt{x}}+\frac{1}{x}\right)^{-\frac{1}{2}};~~
\mbox{м)}~~\frac{\sqrt[4]{x^{5}}+\sqrt[4]{xy^{4}}-\sqrt[4]{x^{4}y}-\sqrt[4]{y^{5}}}{\sqrt{x}-\sqrt{y}}\cdot(\sqrt[4]{x}+\sqrt[4]{y});~~
\mbox{н)}~~\frac{(\sqrt{a}+\sqrt{b})^{2}-4b}{(a-b):\left(\sqrt{\frac{1}{b}}+3\sqrt{\frac{1}{a}}\right)}:\frac{a+9b+6\sqrt{ab}}{\sqrt{\frac{1}{b}}+\sqrt{\frac{1}{a}}}
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 21. Показательные уравнения и неравенства

21.1. Сравните числа:
а) 
0{,}8^{0{,}4}
и
0{,}8^{0{,}5};
  
б) 
\left(\frac{3}{2}\right)^{4{,}3}
и
\left(\frac{3}{2}\right)^{4{,}4};
  
в) 
\left(\frac{\sqrt{2}}{2}\right)^{-\frac{1}{2}}
и
\left(\frac{\sqrt{2}}{2}\right)^{-\frac{1}{3}};
  
г) 
0{,}02^{-3{,}2}
и
0{,}02^{-3{,}3};
  
д) 
\pi^{-1{,}2}
и
\pi^{-1{,}3}.
21.2. Решите уравнения:
а) 
2^{x}=512;
  
б) 
\left(\frac{1}{3}\right)^{x}=81;
  
в) 
(\sqrt{5})^{x}=\frac{1}{125};
  
г) 
(0{,}5)^{x+1}=256;
  
д) 
4^{x-1}=\frac{1}{\sqrt[3]{2}};
  
е) 
\left(\frac{2}{3}\right)^{2x-3}=\frac{81}{16};
  
ж) 
(\sqrt{27})^{x}=0{,}(3);
  
з) 
2^{x^{2}-3}\cdot 5^{x^{2}-3}=0{,}01\cdot(10^{x-1})^{3};
  
и) 
2^{x}=5.
21.3. Решите неравенства:
а) 
3^{x} \lt 243;
  
б) 
\left(\frac{1}{2}\right)^{x-1} \le 4;
  
в) 
(0{,}25)^{x} \gt 2\sqrt{2};
  
г) 
\left(\frac{2}{7}\right)^{x+1} \lt 12\frac{1}{4};
  
д) 
(0{,}(6))^{x}\ge 2\frac{1}{4};
  
е) 
3^{x}\ge-\frac{1}{3};
  
ж) 
6^{\frac{x-1}{x+1}} \lt \frac{1}{36};
  
з) 
\left(\frac{1}{3}\right)^{x} \lt 9;
  
и) 
(\sqrt{2})^{x} \lt 1;
  
к) 
7^{x} \gt 2;
  
л) 
-1\le 2^{x}\le 1;
  
м) 
-3\le \left(\frac{1}{3}\right)^{x}\le 9.
21.4. Решите уравнения:
а) 
3^{x-2}+2\cdot 3^{x-1}+3^{x}=16;
  
б) 
5^{x-1}-3\cdot 5^{x}+5^{x+1}=11;
  
в) 
4^{x}-10\cdot 2^{x-1}-24=0;
  
г) 
(\sqrt[5]{3})^{x}+(\sqrt[10]{3})^{x-10}=84;
  
д) 
7^{x}\cdot (\sqrt{2})^{2x^{2}-6}-\left(\frac{7}{4}\right)^{x}=0;
  
е) 
5^{2x-1}+2^{2x}-5^{2x}+2^{2x+2}=0;
  
ж) 
5^{x-1}+5\cdot 0{,}2^{x-2}=26;
  
з) 
9^{x}+6^{x}=2^{2x+1};
  
и) 
5^{1+x^{3}}-5^{1-x^{3}}=24;
  
к) 
3^{2x+4}+45\cdot 6^{x}-9\cdot 2^{2x+2}=0;
  
л) 
3\cdot 16^{x}+2\cdot 81^{x}=5\cdot 36^{x};
  
м) 
12^{x}+6^{x}-2\cdot 4^{x}-2\cdot3^{x}-2^{x+1}+4=0.
21.5. Решите неравенства:
а) 
\left(\frac{1}{3}\right)^{\frac{1}{2x-1}}\gt 1;
  
б) 
4^{x}-2^{x} \le 2;
  
в) 
3^{2x+1}-10\cdot3^{x}+3 \gt 0;
  
г) 
2^{4x+1}+3\cdot 4^{x}-2 \gt 0;
  
д) 
0{,}8^{x}-1{,}25^{x+1} \gt 0{,}25;
  
е) 
0{,}5^{2\sqrt{x}}+2 \gt 3\cdot 0{,}5^{\sqrt{x}};
  
ж) 
25\cdot 2^{x}-10^{x}+5^{x} \gt 25;
  
з) 
\frac{1}{3^{x}+5} \lt \frac{1}{3^{x+1}-1};
  
и) 
5^{2\sqrt{x}}+5 \gt 5^{\sqrt{x}+1}+5^{\sqrt{x}};
  
к) 
0{,}2^{\frac{x^{2}+2}{x^{2}-1}} \gt 25;
  
л) 
4^{\frac{1}{x}-1}-2^{\frac{1}{x}-2}-3 \le 0;
  
м) 
\left(\frac{2}{7}\right)^{3(2x-7)}\cdot12{,}25^{\frac{4x+1}{2}}\ge 1;
  
н) 
(0{,}3)^{2x^{2}-3x+6} \lt 0{,}00243;
  
о) 
0{,}64 \lt \sqrt{0{,}8^{x(x-3)}} \lt 1;
  
п) 
25^{x} \lt 6\cdot 5^{x}-5;
  
р) 
\sqrt{4^{x+1}+17}-5\gt2^{x};
  
с) 
\sqrt{9^{x}-3^{x+2}} \gt 3^{x}-9;
  
т) 
\frac{4^{x}+2x-4}{x-1} \le 2;
  
у) 
\frac{2^{x}+x-10}{2^{x}-8} \le 1;
  
ф) 
98-7^{x^{2}+5x-48} \ge 49^{x^{2}+5x-49};
  
х) 
(7-4\sqrt{3})^{1-x} \le (7+4\sqrt{3})^{\frac{2x+1}{x+3}};
  
ц) 
5^{2x-10-3\sqrt{x-2}}-4\cdot 5^{x-5} \lt 5^{1+3\sqrt{x-2}};
  
ч) 
3^{(x+3)^{2}}+\frac{1}{9}\le3^{x^{2}-2}+27^{2x+3};
  
ш) 
\left(\frac{1}{2}\right)^{\sqrt{(x^{2}-2x-15)^{3}}}\cdot 7^{(x+3)^{2} (x-5)} \le 1.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 22. Логарифмические уравнения и неравенства

22.1. Вычислите:
а) 
-{\log_{2}\log_{2}\sqrt{\sqrt[4]{2}}};
  
б) 
\sqrt{25^{\frac{1}{\log_{6} 5}}+49^{\frac{1}{\log_{8} 7}}};
  
в) 
\frac{\left(27^{\frac{1}{\log_{2}3}}+5^{\log_{25}49}\right)\left(81^{\frac{1}{\log_{4}9}}-8^{\log_{4}9}\right)}{3+5^{\frac{1}{\log_{16}25}}\cdot5^{\log_{5}3}};
  
г) 
\frac{81^{\frac{1}{\log_{5}9}}+3^{\frac{3}{\log_{\sqrt{6}}3}}}{409}\cdot\left((\sqrt{7})^{\frac{2}{\log_{25}7}}-125^{\log_{25}6}\right);
  
д) 
\frac{\log_{3}24}{\log_{72}3}-\frac{\log_{3}216}{\log_{8}3};
  
е) 
\log_{3}2\cdot\log_{4}3\cdot\dots\cdot\log_{10}9\cdot\log_{11}10;
  
ж) 
\lg\tg1^\circ+\lg\tg2^\circ+\dots+\lg\tg89^\circ;
  
з) 
\log_{2}(\sin1^{\circ}\cdot\sin3^{\circ}\cdot\dots\cdot\sin89^{\circ});
  
и) 
2^{\log_{3}5}-5^{\log_{3}2};
  
к) 
2^{\sqrt{\log_{2}3}}-3^{\sqrt{\log_{3}2}};
  
л) 
\frac{40^{\sqrt[3]{\log_{40}8}}}{8^{\sqrt[3]{\log^{2}_{8}40}-\frac{1}{3}}}.
22.2. а) Дано:
\lg 5=a,
\lg 3=b.
Найдите
\log_{30} 8.
б) Дано:
\lg 2=a,
\log_{2} 7=b.
Найдите
\lg 56.
в) Дано:
\log_{6} 15=a,
\log_{12} 18=b.
Найдите
\log_{25} 24.
г) Дано:
\log_{b}a=\sqrt{3}.
Найдите
\log_{b^{3}\sqrt[7]{a^{5}}}\frac{\sqrt[7]{a}}{b\sqrt{b}}.
д) Дано:
\log_{y} x=a,
\log_{z} x=b.
Найдите
\log_{\,\sqrt[3]{xyz}}{\left(\frac{yz}{x^{3}}\right)^{2}}.
е) Известно, что для некоторой тройки чисел
x,
y,
z
(x \ne y)
выражения
\log_{x^{5}y^{2}z}\frac{\sqrt[3]{x^{2}y}}{z}
и
\log_{x^{2}y^{5}z}\frac{\sqrt{xy}}{z}
равны одному и тому же числу. Найдите это число.
22.3. Найдите области определения следующих функций:
а) 
f(x)=\lg(x^{2}-5x+6);
  
б) 
f(x)=\log_{2}\frac{x-2}{x+3};
  
в) 
f(x)=\log_{2}(x-2)-\log_{2}(x+3);
  
г) 
f(x)=\log_{5}(x^{2}-x-2);
  
д) 
f(x)=\log_{2}(x-2)+\log_{2}(x+1);
  
е) 
f(x)=\lg(x^{2}+x+2);
  
ж) 
f(x)=\lg \frac{x^{4}-10x^{2}+9}{7-x};
  
з) 
f(x)=\log_{\frac{1}{2}}(x^{2}-4x+4).
22.4. Сравните числа:
а) 
\log_{\frac{1}{3}}5
 и 
\log_{\frac{1}{3}}7;
  
б) 
\log_{2}7{,}3
 и 
\log_{2}7{,}5;
  
в) 
\log_{3}\frac{1}{5}
 и 
\log_{3}\frac{1}{6};
  
г) 
\log_{\frac{\sqrt{2}}{2}}\frac{1}{7}
 и 
\log_{\frac{\sqrt{2}}{2}}\frac{1}{9};
  
д) 
\log_{2}7
 и 
\log_{3}7;
  
е) 
2\log_{\frac{1}{2}}\frac{1}{5}
 и 
3\log_{8} 26;
  
ж) 
\log_{5}\frac{1}{3}
 и 
\log_{7}\frac{1}{3};
  
з) 
\log_{2}5
 и  2;  
и) 
\log_{2}5
 и 
\frac{5}{2};
  
к) 
\log_{2}20
 и 
\log_{3}80;
  
л) 
\log_{5}130
 и 
\log_{3}25;
  
м) 
\log_{189} 1323
 и 
\log_{63} 147;
  
н) 
\log_{2}3
 и 
\log_{3}4;
  
о) 
\log_{9}10
 и 
\log_{10}11;
  
п) 
\log_{3} 4
 и 
\sqrt[4]{2}.
22.5. Решите неравенства:
а) 
\log_{\frac{1}{3}}(x+5)\lt-2;
  
б) 
\log_{2}(x-3)\lt1;
  
в) 
\log_{5}(2x+1)\ge0;
  
г) 
\log_{\frac{1}{2}}(3x-2)\ge-1;
  
д) 
\log_{2}\frac{x-2}{x+5}\le 1;
  
е) 
\log_{\frac{1}{2}}\frac{2x-1}{x+4}\lt1;
  
ж) 
\log_{2}(x^{2}+x+4)\le 2;
  
з) 
\log_{\frac{1}{3}}\frac{3x-1}{x+2}\lt1;
  
и) 
\log_{3}\frac{3x-5}{x+1}\le 1;
  
к) 
\log_{0{,}3}(x^{2}-5x+7)\gt 0;
  
л) 
\log_{\pi }(x+27)-\log_{\pi }(16-2x)\lt\log_{\pi }x;
  
м) 
\log_{0{,}3}(3x-8)\gt\log_{0{,}3}(x^{2}+4);
  
н) 
2\log_{8}(x-2)-\log_{8}(x-3)\gt\frac{2}{3};
  
о) 
5^{\log_{5}{\frac{x-2}{x}}}\lt1;
  
п) 
\log_{4}(x+7)\gt\log_{2}(x+1);
  
р) 
\log_{2}(1+\log_{\frac{1}{9}}x-\log_{9}x)\lt1;
  
с) 
\left(\frac{2}{5}\right)^{\log_{0{,}25}(x^{2}-5x+8)}\le 2{,}5;
  
т) 
0{,}3^{\log_{\frac{1}{3}}\log_{2}\frac{3x+6}{x^{2}+2}}\gt1;
  
у) 
\log^{2}_{0{,}5}x+\log_{0{,}5}x-2 \le0;
  
ф) 
\frac{3x^{2}-16x+21}{\log_{0{,}3}(x^{2}+4)}\lt 0;
  
х) 
\log_{2}(x^{2}-4)-3\log_{2}\frac{x+2}{x-2}\gt2;
  
ц) 
\log_{\frac{1}{\sqrt{5}}}(6^{x+1}-36^{x})\ge-2;
  
ч) 
\sqrt{\log_{3}(9x+18)}\le\log_{3}(x+2);
  
ш) 
\sqrt{\log_{9}(3x^{2}-4x+2)}+1 \gt\log_{3}(3x^{2}-4x+2);
  
щ) 
\frac{x-1}{\log_{3}\left(9-3^{x}\right)-3}\le 1;
  
э) 
\frac{\log_{5}(x^{2}-4x-11)^{2}-\log_{11}(x^{2}-4x-11)^{3}}{2-5x-3x^{2}}\ge0.
22.6. Решите уравнения:
а) 
\lg 5+\lg(x+10)=1-\lg(2x-1)+\lg(21x-20);
  
б) 
\lg(x+1{,}5)=-{\lg x};
  
в) 
\log_{5}\sqrt{x-9}-\log_{5}10+\log_{5}\sqrt{2x-1}=0;
  
г) 
\log_{5}(x-2)+\log_{\sqrt{5}}(x^{3}-2)+\log_{0{,}2}(x-2)=4;
  
д) 
x(\lg 5-1)=\lg(2^{x}+1)-\lg 6;
  
е) 
\log_{2}x+\log_{4}x+\log_{8}x=11;
  
ж) 
\log_{2}(4\cdot 3^{x}-6)-\log_{2}(9^{x}-6)=1;
  
з) 
\lg(3x^{2}+12x+19)-\lg(3x+4)=1;
  
и) 
\log_{2}(9-2^{x})=10^{\log_{10}(3-x)};
  
к) 
x^{\lg x}=5\cdot 2^{\lg x^{2}-1};
  
л) 
\lg^{2}(100x)+\lg^{2}(10x)=14+\lg \frac{1}{x};
  
м) 
1+\log_{x}(4-x)=\log_{5} 3\cdot\log_{x} 5;
  
н) 
\log_{3x+7}(9+12x+4x^{2})+\log_{2x+3}(6x^{2}+23x+21)=4;
  
о) 
7^{\lg x}-5^{\lg x+1}=3\cdot 5^{\lg x-1}-13\cdot 7^{\lg x-1};
  
п) 
25^{\lg x}=5+4x^{\lg 5};
  
р) 
x^{\lg 9}+3^{\lg x}=12;
  
с) 
\log_{x}(2^{\lg x}-9\lg^{3} x+81\lg x)=\lg 2;
  
т) 
16^{\frac{x-1}{x}}\cdot 5^{x}=100;
  
у) 
4^{x}\cdot 3^{\frac{x}{x-1}}=144;
  
ф) 
\frac{x}{40}=5^{\log_{x}200};
  
х) 
\log_{\frac{2}{\sqrt{2-\sqrt{3}}}}(x^{2}+4x-2)=\log_{\frac{1}{2-\sqrt{3}}}(x^{2}+4x-3).
22.7. Решите системы уравнений:
а) 
\syst{\log_{2}x+\log_{2}y=4,\\\log_{4}(x+y)=\frac{3}{2};\\}
  
б) 
\syst{\lg5\cdot\lg\frac{5}{x}=\lg7\cdot\lg\frac{7}{y},\\\lg x\cdot\lg7=\lg y\cdot\lg5;\\}
  
в) 
\syst{\lg^{2} x=\lg^{2} y+\lg^{2} xy,\\\lg^{2}(x-y)+\lg x \cdot\lg y=0;\\}
  
г) 
\syst{\log^{2}_{\frac{2}{3}}x+\log^{2}_{\frac{2}{3}}y-\log^{2}_{\frac{2}{3}}(x+y)=1,\\\log_{\frac{3}{2}}x \cdot\log_{\frac{3}{2}}y+\log_{\frac{3}{2}}(x+y)=0.\\}
22.8. а) Найдите сумму корней уравнения
\frac{x+1}{2}=\log_{2}(2^{x}+3)-\log_{4}(1978-2^{-x}).
б) Найдите произведение корней уравнения
(3x)^{3\log_{6} 2x-4}=1978\cdot x^{\log_{6} x}.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 23. Показательные и логарифмические уравнения и неравенства

23.1.
\log_{2}\cos2x-\log_{2}\sin x-\log_{2}\cos x=1.
  
23.2.
\cos2x+\log_{4}\left(\frac{1}{2}\sin x\right)+2\cos x\log_{\frac{1}{2}}\sin x=2\cos x+\sin^{2}x\cdot\log_{2}\sin^{2}x.
  
23.3.
\log_{\frac{-x^{2}-6x}{10}}(\sin3x+\sin x)=\log_{\frac{-x^{2}-6x}{10}}\sin2x.
  
23.4.
\log_{\frac{9x-x^{2}-14}{7}}(\sin3x-\sin x)=\log_{\frac{9x-x^{2}-14}{7}}\cos2x.
  
23.5.
\log_{\sin(-x)}\left(\sin\frac{x}{2}+\sin\frac{3x}{2}\right)=1.
  
23.6.
\log_{\sqrt{2}\sin x}(1+\cos x)=2.
  
23.7.
\left(\sqrt{5+2\sqrt{6}}\right)^{\sin x}+\left(\sqrt{5-2\sqrt{6}}\right)^{\sin x}=\frac{10}{3}.
  
23.8.
\left(\sqrt{7+4\sqrt{3}}\right)^{\cos x}+\left(\sqrt{7-4\sqrt{3}}\right)^{\cos x}=\frac{5}{2}.
  
23.9.
\log_{x}(7x-5)\le1.
  
23.10.
\log_{x}\frac{4x+1}{6(x-1)}\lt0.
  
23.11.
\log_{x}\log_{2}(4^{x}-12)\le1.
  
23.12.
\log_{x}\log_{3}(9^{x}-6)\ge1.
  
23.13.
\log_{2x-x^{2}}\left(x-\frac{3}{2}\right)^{4}\gt0.
  
23.14.
\log_{-4x^{2}+12x-8}|4x-5|\gt0.
  
23.15.
\log_{4}(3^{x}-1)\cdot\log_{\frac{1}{4}}\frac{3^{x}-1}{16}\le\frac{3}{4}.
  
23.16.
\log_{16}(18-2^{x})\cdot\log_{4}\frac{18-2^{x}}{32}\gt-\frac{1}{2}.
  
23.17.
\log_{3-x^{2}}\frac{3\sin2x-2\cos x}{\sin2x\sin x}=\log_{3-x^{2}}2.
  
23.18.
\log_{5-x^{2}}\frac{3\sin2x-2\sin x}{\sin2x\cos x}=\log_{5-x^{2}}2.
  
23.19.
\log_{\frac{x^{2}-18x+91}{90}}\left(5x-\frac{3}{10}\right)\le0.
  
23.20.
\log_{2x-\frac{4}{25}}\frac{x^{2}-14x+51}{50}\le0.
  
23.21.
\log_{x^{2}-6x+8}(\log_{2x^{2}-2x+3}(x^{2}+2x))=0.
  
23.22.
\log_{x^{2}-2x+2}(\log_{2x^{2}-12x+16}(x^{2}+5x))=0.
  
23.23.
\log_{x}4\cdot\log_{2}\frac{5-12x}{12x-8}\ge2.
  
23.24.
(\log_{9}x)^{2}\ge \left(\log_{3}\sqrt{1-\frac{x}{4}}\right)^{2}.
  
23.25.
\sqrt{1-\log_{5}(x^{2}-2x+2)}\lt\log_{5}(5x^{2}-10x+10).
  
23.26.
\sqrt{\log_{4}(2+4x-2x^{2})}\gt\log_{2}(1+2x-x^{2}).
  
23.27.
\frac{\log_{\frac{1}{3}}\sqrt{x+3}}{\log_{\frac{1}{3}}(x+1)}\lt1.
  
23.28.
\frac{\log_{\frac{1}{2}}\sqrt{x+4}}{\log_{\frac{1}{2}}(x+2)}\le1.
  
23.29.
\frac{1}{\log_{\frac{1}{2}}\sqrt{x+3}}\le\frac{1}{\log_{\frac{1}{2}}(x+1)}.
  
23.30.
(3^{x+2}+3^{-x})^{3\cdot\log_{4}x-\log_{4}(x(2x+3))}\lt1.
  
23.31.
\lg |2x+3|^{3}+2\log_{(2x+3)^{3}}10\lt3.
  
23.32.
2\log_{(3x+1)^{3}}10-3\lt\log_{\frac{1}{10}}|3x+1|^{3}.
  
23.33.
\frac{\sqrt{x-5}}{\log_{\sqrt{2}}(x-4)-1}\ge0.
  
23.34.
\frac{(\log_{\sqrt{2}}(x-3))^{2}}{x^{2}-4x-5}\ge0.
  
23.35.
\frac{1}{\sqrt{3x-5}}=(3x-5)^{\log_{\frac{1}{25}}(2+5x-x^{2})}.
  
23.36.
\frac{1}{\sqrt{2x-1}}=(2x-1)^{\log_{\frac{1}{4}}(1+7x-2x^{2})}.
  
23.37.
\log_{\ctg x}\left(\frac{1}{\sin^{2}x}-\cos2x-\sin2x+\sin x-\cos x\right)=2.
  
23.38.
\log_{\tg x}\left(\frac{1}{\cos^{2}x}-\sin2x+\cos2x+\sqrt{3}\cos x-\sqrt{3}\sin x\right)=2.
  
23.39.
\log_{2}(\sin x\cos x)-\log_{4}\tg^{2}x+\log_{\frac{1}{2}}\cos2x=2,
0\le x\le2\pi.
  
23.40.
\log_{\sqrt{3}}\sqrt{\ctg x}+\log_{3}\frac{\tg x}{1-\tg^{2}x}=2,
0\le x\le2\pi.
  
23.41.
\log_{\cos2x-\sin2x}(1-\cos x-\sin x)=1.
  
23.42.
\log_{-2\cos\frac{3x}{2}\cos\frac{x}{2}}(\sin2x-\sin x-1)=1.
  
23.43.
\log_{2\cos x}(2\sin x)\lt0.
  
23.44.
\log_{\frac{2}{\sqrt{3}}\sin x}\tg x\gt0.
  
23.45.
\frac{14^{x}}{7(\log_{7}(x-3)^{2})^{4}\cdot\log_{6}(x+2)}\le\frac{(4\cdot 2^{x})^{x}}{4(\log_{7}(x-3)^{2})^{4}\cdot\log_{6}(x+2)}.
  
23.46.
\frac{14^{\log_{2}(4x)}}{7\log^{2}_{2}(32x)\cdot\log_{2}(0{,}25x)}\ge\frac{\left(4\cdot 2^{\log_{2}(4x)}\right)^{\log_{2}(4x)}}{4\log^{2}_{2}(32x)\cdot\log_{2}(0{,}25x)}.
  
23.47.
\lg\sin\frac{x}{2}=\lg(\cos x-\sin x)+\lg(\cos x+\sin x).
  
23.48.
\syst{2^{-x}+2^{x}\cdot\cos2y+\cos y=0,\\2^{-x}-2^{x}\cdot\sin2y-\sin y=0.\\}
  
23.49.
\log_{2}\left(\sin3x-\cos2x-\frac{3}{10}\right)=\log_{2}\left(\sin 7x-\cos 6x-\frac{3}{10}\right),
-0{,}5\lt x\lt1{,}5.
  
23.50.
\log_{\frac{1}{5}}\left(\sin x-\cos 6x+\frac{2}{3}\right)=\log_{\frac{1}{5}}\left(\sin3x-\cos 8x+\frac{2}{3}\right),
-4\lt x\lt-2{,}5.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 24. Комплексные числа

24.1. Запишите в алгебраической форме следующие комплексные числа:
\mbox{а)}~(2-i)(i+3);~
\mbox{б)}~\frac{13-i}{2i-3};~
\mbox{в)}~\frac{3+i}{(1+i)(1-2i)};~
\mbox{г)}~i^{10}+i^{11}+i^{12}+i^{13};~
\mbox{д)}~(1+i)^{2018};~
\mbox{е)}~\frac{1+i\tg\alpha}{1-i\tg\alpha}{,}~\alpha\in\mathbb{R};~
\mbox{ж)}~\left(\frac{1-i}{1+i}\right)^{20};~
\mbox{з)}~\frac{1+i}{2-i}+\frac{1-i}{4+2i};~
\mbox{и)}~\frac{-41+63i}{50}-\frac{6i+1}{1-7i};~
\mbox{к)}~\left(\frac{-1+\sqrt{3}i}{2i}\right)^{2};~
\mbox{л)}~\frac{(1+2i)^{2}-(1-i)^{3}}{(3+2i)^{3}-(2+i)^{2}}.
24.2. Найдите все комплексные числа
z,
удовлетворяющие условию:
\mbox{а)}~(1+i)z=3-iz;~
\mbox{б)}~z^{2}+\overline{z}=0;~
\mbox{в)}~z^{2}+|z|=0;~
\mbox{г)}~z^{2}=\overline{z}{}^{3};~
\mbox{д)}~|z|-iz=1-2i;~
\mbox{е)}~z^{2}+z|z|+|z^{2}|=0;~
\mbox{ж)}~z^{2}=i;~
\mbox{з)}~z^{2}=3+4i;~
\mbox{и)}~(i-z)(1+2i)+(1-iz)(3-4i)=1+7i;~
\mbox{к)}~|z+1-i|=|3-z+2i|=|z+i|.
24.3. Изобразите на комплексной плоскости множество точек
z,
удовлетворяющих условию:
\mbox{а)}~|z-i|\le2;~
\mbox{б)}~|z+1-i|=|z-1+i|;~
\mbox{в)}~1\lt|z-1|\lt2;~
\mbox{г)}~|2z-i|=4;~
\mbox{д)}~|z+1-i|\ge|z+i|;~
\mbox{е)}~\Re z=\frac12;~
\mbox{ж)}~\Im z=1;~
\mbox{з)}~2\Re z+\Im z\ge1;~
\mbox{и)}~\Re(iz+2-i)=2;~
\mbox{к)}~1\lt\Re z\lt2;~
\mbox{л)}~0\le\Im z\le1;~
\mbox{м)}~\Im(z(1+i))=1;~
\mbox{н)}~\arg z=\frac{7\pi}{4};~
\mbox{о)}~\frac{\pi}{2}\le\arg z\le\frac{2\pi}{3};~
\mbox{п)}~\frac{\pi}{6}\le\arg(z+1)\le\frac{\pi}{4};~
\mbox{р)}~\arg(iz-1)=\frac{\pi}{3};~
\mbox{с)}~|2z-i|=|2z+1|;~
\mbox{т)}~|(1+i)z-i|=1;~
\mbox{у)}~(1-i)\overline{z}=(1+i)z;~
\mbox{ф)}~|z-1|=2|z|;~
\mbox{х)}~\frac{|z-i|}{|z-5i|}=\frac{1}{3};~
\mbox{ц)}~|z-2|^{2}+|z+2|^{2}=26;~
\mbox{ч)}~|z|^{2}+3z+3\overline{z}=0;~
\mbox{ш)}~\lg|z+i|\lt1;~
\mbox{щ)}~\sin|z|\gt0;~
\mbox{э)}~|z-4i|+|z+4i|\le 12;~
\mbox{ю)}~\left|\frac{z-a}{1-\overline{a}z}\right|=1{,}~\mbox{где}~|a|\lt1;~
\mbox{я)}~\left|\frac{z-a}{1-\overline{a}z}\right|\lt1{,}~\mbox{где}~|a|\lt1.
24.4. Следующие комплексные числа представьте в тригонометрической форме:
\mbox{а)}~5;~
\mbox{б)}~-3;~
\mbox{в)}~2i;~
\mbox{г)}~-4i;~
\mbox{д)}~1+i;~
\mbox{е)}~-1+i\sqrt{3};~
\mbox{ж)}~\sqrt{3}-i;~
\mbox{з)}~-1-i\sqrt{3};~
\mbox{и)}~3+4i;~
\mbox{к)}~-3+4i;~
\mbox{л)}~-{\cos\frac{\pi}{12}}-i\sin\frac{\pi}{12};~
\mbox{м)}~(1-\sqrt{3})i;~
\mbox{н)}~1+\cos\frac{10\pi}{9}+i\sin\frac{10\pi}{9};~
\mbox{о)}~1-i\tg\alpha~\left(\frac{\pi}{2}\lt\alpha\lt\pi\right);~
\mbox{п)}~1+\cos2\alpha-i\sin2\alpha~\left(\pi\lt\alpha\lt\frac{3\pi}{2}\right);~
\mbox{р)}~1-\cos2\alpha-i\sin2\alpha~\left(\frac{3\pi}{2}\lt\alpha\lt2\pi\right).
24.5. Упростите выражение:
\mbox{а)}~(1-i\sqrt{3})^{6};~
\mbox{б)}~\frac{1+i\sqrt{3}}{(1-i)^{3}};~
\mbox{в)}~(\sin\alpha+i\cos\alpha)^{3};~
\mbox{г)}~(\sin\beta+i\cos\beta)(1+i\tg\alpha);~
\mbox{д)}~\frac{(i-\sqrt{3})\left(\cos\frac{\pi}{12}-i\sin\frac{\pi}{12}\right)}{1-i};~
\mbox{е)}~\left(-\frac{\sqrt{3}}{2}+\frac{i}{2}\right)^{13};~
\mbox{ж)}~\left(\frac{1+i}{1-i}\right)^{n}{,}~n\in\mathbb{Z};~
\mbox{з)}~\frac{\left(\cos\frac{\pi}{3}-i\sin\frac{\pi}{3}\right)(1+i\sqrt{3})^{7}}{i^{5}};~
\mbox{и)}~\left(\frac{1-i\tg\alpha}{1+i\tg\alpha}\right)^{2}.
24.6. Вычислите:
\mbox{а)}~\left(\frac{1+i\sqrt{3}}{1+i}\right)^{1998};~
\mbox{б)}~(\sqrt{3}+i)^{7}+(\sqrt{3}-i)^{7};~
\mbox{в)}~\left(\frac{1+i}{1-i}\right)^{2n}{,}~n\in\mathbb{N};~
\mbox{г)}~z^{17}{,}~\mbox{если}~\frac{1}{z}+z=\sqrt{3};~
\mbox{д)}~z^{n}+\frac{1}{z^{n}}{,}~\mbox{если}~z+\frac{1}{z}=1{,}~n\in\mathbb{N}.
24.7. Вычислите суммы:
\mbox{а)}~\sin\varphi+\sin(\varphi+\alpha)+\sin(\varphi+2\alpha)+\dots+\sin(\varphi+n\alpha);~
\mbox{б)}~\cos\alpha+a\cos2\alpha+a^{2}\cos3\alpha+\dots+a^{n-1}\cos n\alpha;~
\mbox{в)}~C^{1}_{n}\sin\alpha+C^{2}_{n}\sin2\alpha+C^{3}_{n}\sin3\alpha+\dots+C^{n}_{n}\sin n\alpha.
24.8. Докажите, что числа
\cos1^\circ
и
\sin1^\circ
иррациональны.
24.9. Выразите
\tg5\alpha
через
\tg\alpha.
24.10. Изобразите на комплексной плоскости множество точек
z,
удовлетворяющих условию:
\mbox{а)}~\Re(z^{6})\gt\Im(z^{6});
\mbox{б)}~|{\Im(z^{2})}|\le2.
24.11. Вычислите корни и изобразите их на комплексной плоскости:
\mbox{а)}~\sqrt[3]{1};~
\mbox{б)}~\sqrt[3]{-1};~
\mbox{в)}~\sqrt[3]{i};~
\mbox{г)}~\sqrt[3]{-i};~
\mbox{д)}~\sqrt[3]{1+i};~
\mbox{е)}~\sqrt[6]{i};~
\mbox{ж)}~\sqrt[n]{-i};~
\mbox{з)}~\sqrt[4]{1+i\sqrt{3}};~
\mbox{и)}~\sqrt[5]{3+4i}.
24.12. Решите уравнения:
\mbox{а)}~z^{2}-2iz-5=0;~
\mbox{б)}~z^{2}-20z+92+6i=0;~
\mbox{в)}~z^{5}-1-i\sqrt{3}=0;~
\mbox{г)}~z^{5}+z^{4}+z^{3}+z^{2}+z+1=0;~
\mbox{д)}~z^{4}-4z^{3}+7z^{2}-16z+12=0;~
\mbox{е)}~z^{5}+2z^{4}+4z^{3}+8z^{2}+16z+32=0;~
\mbox{ж)}~z^{6}+(8-i)z^{3}+(1+i)^{6}=0.
24.13. Составьте уравнение пятой степени, имеющее корни
z_{1}=i,
z_{2}=2i,
z_{3}=z_{4}=1,
z_{5}=-i.
24.14. Составьте уравнение четвёртой степени, имеющее корни
z_{1}=z_{2}=z_{3}=1+i,
z_{4}=2.
24.15. Составьте уравнение наименьшей степени с действительными коэффициентами, имеющее корни
z_{1}=z_{2}=2-i,
z_{3}=i.
24.16. Сумма кубов корней уравнения
z^{3}+z^{2}+z-\lambda=0
равна
(-1),
\lambda\in\mathbb{R}.
Найдите
\lambda
и решите это уравнение.
24.17. При делении многочлена
P(z)
на
z-i
в остатке получается
i,
а при делении
P(z)
на
z+i
в остатке получается
1+i.
Найдите остаток от деления многочлена
P(z)
на многочлен
z^{2}+1.
24.18. Докажите, что число
1+i
является корнем уравнения
3z^{4}-5z^{3}+3z^{2}+4z-2=0
и найдите остальные корни этого уравнения.
24.19. Число
z=\frac{1+i}{1-i}
является корнем уравнения
2z^{3}-a^{2}z^{2}+2a^{2}z-a-2=0,
a\in\mathbb{R}.
Найдите значение
a
и решите уравнение при найденном значении
a.
24.20. Найдите сумму всех таких чисел
z,
что
z^{4}=\sqrt{3}-i.
Укажите одно из этих чисел.
24.21. Разложите на линейные и квадратичные множители с действительными коэффициентами многочлены:
\mbox{а)}~x^{2n}-1;
\mbox{б)}~x^{2n}+1;
\mbox{в)}~x^{2n+1}+1.
24.22. Докажите, что при любых натуральных
n
и
k
число
(n+1)^{2k+1}+n^{k+2}
делится на
n^{2}+n+1.
24.23. При каких целых
n
число
n^{44}+n+1
простое?
24.24. Пусть
k,
n\in\mathbb{N}.
Докажите, что каждый корень
k{\defis}\mbox{й}
степени из 1 является корнем
n{\defis}\mbox{й}
степени из 1 тогда и только тогда, когда
n
делится на
k.
24.25. Корень
\alpha
n{\defis}\mbox{й}
степени из 1 называется первообразным, если
\alpha^{k}\ne1
при всех
k,
1\le k\lt n.
а) Докажите, что всякий корень
n{\defis}\mbox{й}
степени из 1 есть натуральная степень первообразного корня
\alpha.
б) Найдите все первообразные корни из 1 степени 4, 8, 6, 12 и 24.
в) Докажите, что число первообразных корней
n{\defis}\mbox{й}
степени из 1 равно количеству натуральных чисел, меньших
n
и взаимно простых с
n.
г) Найдите сумму
k{\defis}\mbox{х}
степеней всех корней
n{\defis}\mbox{й}
степени из 1.
24.26. Докажите, что для любого натурального
n
\cos\frac{2\pi}{2n+1}+\cos\frac{4\pi}{2n+1}+\dots+\cos\frac{2n\pi}{2n+1}=-\frac{1}{2}.
24.27. Вычислите произведения:
\mbox{а)}~\sin\frac{\pi}{2n+1}\cdot\sin\frac{2\pi}{2n+1}\cdot{\dots}\cdot\sin\frac{n\pi}{2n+1};~
\mbox{б)}~\sin\frac{\pi}{2n}\cdot\sin\frac{2\pi}{2n}\cdot{\dots}\cdot\sin\frac{(n-1)\pi}{2n};~
\mbox{в)}~\cos\frac{\pi}{2n+1}\cdot\cos\frac{2\pi}{2n+1}\cdot{\dots}\cdot\cos\frac{n\pi}{2n+1};~
\mbox{г)}~\cos\frac{\pi}{2n}\cdot\cos\frac{2\pi}{2n}\cdot{\dots}\cdot\cos\frac{(n-1)\pi}{2n}.
24.28. а) На окружности радиуса
R,
описанной около правильного
n{\defis}
угольника, взята точка
M.
Докажите, что сумма квадратов расстояний от этой точки до вершин
n{\defis}
угольника не зависит от положения точки
M
на окружности и равна
2nR^{2}.
б) Вычислите эту сумму для произвольной точки
M,
расположенной на расстоянии
d
от центра указанной окружности.
24.29. Вычислите:
\mbox{а)}~e^{1+\pi i};~
\mbox{б)}~e^{2+i};~
\mbox{в)}~\Ln1;~
\mbox{г)}~\Ln(-1);~
\mbox{д)}~\Ln(-i);~
\mbox{е)}~\Ln i;~
\mbox{ж)}~\Ln(1+i);~
\mbox{з)}~\Ln(-1+i\sqrt{3});~
\mbox{и)}~\Ln(1-\sqrt{3}).
24.30. Докажите, что для любых комплексных чисел верны соотношения:
\mbox{а)}~\cos\left(\frac{\pi}{2}+z\right)=-{\sin z};~
\mbox{б)}~\cos(z_{1}+z_{2})=\cos z_{1}\cos z_{2}-\sin z_{1}\sin z_{2};~
\mbox{в)}~1-\cos z=2\sin^{2}\frac{z}{2};~
\mbox{г)}~\sin z_{1}+\sin z_{2}=2\sin\frac{z_{1}+z_{2}}{2}\cos\frac{z_{1}-z_{2}}{2}.
24.31. Решите уравнения:
\mbox{а)}~\sin z=3;
\mbox{б)}~\cos z=-1;
\mbox{в)}~\tg z=i;
\mbox{г)}~e^{z}=-1.
24.32. При каких
z
будут действительны:
\mbox{а)}~\sin z;
\mbox{б)}~\cos z?
24.33. Вычислите:
\mbox{а)}~i^{i};
\mbox{б)}~\left(\frac{1+i}{\sqrt{2}}\right)^{i};
\mbox{в)}~i^{1+2i}.
24.34. Рассмотрим отображение
f
комплексной плоскости, задаваемое формулой
f(z)=e^{z}.
Найдите образы прямых:
\mbox{а)}~\Re z=0;~
\mbox{б)}~\Re z=a;~
\mbox{в)}~\Im z=\frac{\pi}{4};~
\mbox{г)}~\Im z=a.
СВЕРНУТЬ ↑
11 КЛАСС

Часть 25. Задачи с параметром

25.1.
а) 
(a^{2}-1)x=a+1;
 
б) 
(a^{2}+a-2)x\ge a^{2}-1.
25.2.
x^{2}+ax+1\gt0.
25.3.
x+\sqrt{x}=a.
25.4.
ax^{2}+x+1\gt0.
25.5.
а) 
ax\gt\frac{1}{x};
 
б) 
(a-1)\cdot2^{\sqrt{x}}\gt a-3.
25.6. При каких
a
неравенство
ax^{2}-2ax+3\gt0
верно для всех
x?
25.7. При каких
a
один корень уравнения
x^{2}-3ax+6=0
больше 1, а второй — меньше 1?
25.8. При каких
a
оба корня уравнения
x^{2}-6ax+2-2a+9a^{2}=0
больше 3?
25.9. При каких
a
оба корня уравнения
x^{2}-2x-a^{2}+1=0
лежат между корнями уравнения
x^{2}-2(a+1)x+a(a-1)=0?
25.10. При каких
a
неравенство
x^{2}-(a+2)x+a+3\gt0
верно для всех
x\gt0?
25.11. При каких
a
неравенство
(a^{2}-4)x^{2}-4ax+2\gt0
верно для всех
x\gt2?
25.12. При каких
a
корни уравнения
x^{2}+x+a=0
больше
a?
25.13. При каких
a
неравенство
2x^{2}-4a^{2}x-a^{2}+1\gt0
верно для всех
x,
по модулю не превосходящих 1?
25.14. При каких
a
любое
x,
удовлетворяющее неравенству
ax^{2}+(1-a^{2})x-a \gt 0,
по модулю не превосходит 2?
25.15.
9^{-|x-2|}-4\cdot 3^{-|x-2|}-a=0.
25.16.
4^{x}-4a\cdot2^{x}+2a+2=0.
25.17. При каких
a
из неравенства
x^{2}-a(1+a^{2})x+a^{4}\lt0
следует неравенство
x^{2}+4x+3\gt0?
25.18. При каких
a
из неравенства
x^{2}-a(1+a^{2})x+a^{4}\lt0
следует неравенство
x^{2}+8x-20\gt0?
25.19. При каких
a
неравенство
(x+3-2a)(x+3a-2)\lt0
верно для всех
x
таких, что
2\le x\le3?
25.20. При каких
a
неравенство
4^{x}-a\cdot 2^{x}-a+3\le0
имеет хотя бы одно решение?
25.21. При каких
a
неравенство
a\cdot9^{x}+4(a-1)\cdot3^{x}+a\gt1
справедливо для всех
x?
25.22. При каких
a
неравенство
1+\log_{5}(x^{2}+1)\ge\log_{5}(ax^{2}+4x+a)
справедливо для всех
x?
25.23. При каких
a
неравенство
\log_{2}\left(2x^{2}+2x+\frac{7}{2}\right)+1\ge\log_{2}(ax^{2}+a)
имеет хотя бы одно решение?
25.24. Для каждого
a
решите систему уравнений:
а) 
\syst{(a+2)x-ay=1-a,\\2x-(3a+1)y=a+5;\\}
  
б) 
\syst{5ax-(a+1)y=a,\\(9a+1)x-(a+3)y=3a-1.\\}
25.25. При каких
a
следующая система имеет единственное решение:
а) 
\syst{x^2+y^2=a,\\x-y=a;\\}
  
б) 
\syst{|x+2y+1|\le11,\\(x-a)^{2}+(y-2a)^{2}=2+a?\\}
При каких неотрицательных
a
следующая система имеет ровно два решения:
в) 
\syst{x^2+y^2+x=a+2,\\x+2y=1-a,\\y\le-1?\\}
25.26.
а) 
|x+3|-a|x-1|=4;
 
б) 
a|x+3|+2|x+4|=2.
25.27. При каких
a
уравнения
x^{2}+ax+1=0
и
x^{2}+x+a=0
имеют общий корень?
25.28. а) При каких
a
уравнение
(x-a)^{2}(a(x-a)^{2}-a-1)=-1
имеет больше положительных корней, чем отрицательных?
б) При каких
a
уравнение
(x-a)^{2}((x-a)^{2}-2a-4)=-2a-3
имеет больше отрицательных корней, чем положительных?
25.29. При каких
a
уравнение
\lg(x^{2}-6x+8)^{\ln10}=\ln(ax-17)
имеет ровно одно решение?
25.30.
f(x)=ax^{2}+bx+c~\tire
квадратный трёхчлен. Известно, что
f(-3)\lt-5,
f(-1)\gt0,
f(1)\lt 4.
Определите знак
a.
25.31. а) При каких
a
неравенство
3-|x-a|\gt x^{2}
имеет хотя бы одно отрицательное решение?
б) При каких
a
решения неравенства
\sqrt{5-x}+\sqrt{x^{2}+2ax+a^{2}}\le3
образуют отрезок?
в) Для каждого
a
решите уравнение
\sqrt{1-x^{2}}=a-x.
г) Для каждого
a
решите уравнение
x^{2}-\sqrt{a-x}=a.
д) Для каждого
a
решите уравнение
\frac{\lg ax}{\lg (x+2)}=2.
25.32. При каких
a
уравнение
x-\frac{a}{2}=4|4|x|-a^{2}|
имеет ровно три корня? Найдите эти корни.
25.33. При каких
a
уравнение
x|x+2a|+1-a=0
имеет единственное решение?
25.34. При каких
a
уравнение имеет ровно два различных решения:
а) 
\sin(\arcsin x)+4\cos\left(\arcsin\frac{x}{2}\right)+2a=0;
  
б) 
x^{2}+4x-2|x-a|+2-a=0?
25.35. При каких
a
неравенство
9^{\tg x}+2(a-2)\cdot3^{\tg x}+a^{2}\gt1
верно для всех
x
из отрезка
\left[0;\frac{\pi}{4}\right]?
25.36. а) При каких
a
уравнение
x(x+1)(x+a)(x+a+1)=a^{2}
имеет ровно четыре корня?
б) При каких
a
уравнение
x(x+1)(x+2)(x+3)=a
имеет не менее трёх отрицательных корней?
25.37. а) При каких
a
уравнение
x^{4}-ax^{3}-(2a+1)x^{2}+ax+1=0
имеет не менее двух корней, больших 1?
б) При каких
a
уравнение
x^{4}+(a-1)x^{3}+x^{2}+(a-1)x+1=0
имеет не менее двух различных отрицательных корней?
25.38. При каких
a
следующее уравнение имеет единственное решение:
а) 
x^{2}-2a\sin(\cos x)+a^{2}=0;
  
б) 
a^{2}x^{2}-a\tg(\cos x)+1=0?
При каких
a
следующая система имеет единственное решение:
в) 
\syst{3\cdot2^{|x|}+5|x|+4=3y+5x^{2}+3a,\\x^{2}+y^{2}=1;\\}
  
г) 
\syst{2^{|x|}+|x|=y+x^{2}+a,\\x^{2}+y^{2}=1;\\}
  
д) 
\syst{z\cos(x-y)+(2+xy)\sin(x+y)-z=0,\\x^{2}+(y-1)^{2}+z^{2}=a+2x,\\(x+y+a\sin^{2}z)((1-a)\ln(1-xy)+1)=0?\\}
25.39. При каких
a
и
b
следующая система имеет единственное решение:
а) 
\syst{xyz+z=a,\\xyz^{2}+z=b,\\x^{2}+y^{2}+z^{2}=4;\\}
  
б) 
\syst{\left|\frac{x^{y}-1}{x^{y}+1}\right|=a,\\x^{2}+y^{2}=b,\\ x\gt0?\\}
25.40. При каких
a
следующая система имеет хотя бы одно решение для любого
b\colon
а) 
\syst{2^{bx}+(a+1)by^{2}=a^{2},\\(a-1)x^{3}+y^{3}=1;\\}
  
б) 
\syst{(x^{2}+1)^{a}+(b^{2}+1)^{y}=2,\\a+bxy+x^{2}y=1?}
25.41. При каких
a
система имеет единственное решение:
а) 
\syst{x^{2}+2x+a\le0,\\x^{2}-4x-6a\le0;\\}
  
б) 
\syst{x^{2}+4x+3\le a,\\x^{2}-2x\le3-6a;\\}
  
в) 
\syst{(a-1)x^{2}+2ax+a+4\le0,\\ax^{2}+2(a+1)x+a+1\ge0?\\}
25.42. При каких
a
решения следующей системы образуют на числовой оси отрезок длины 1:
а) 
\syst{x^{2}+6x+7+a\le0,\\x^{2}+4x+7\le4a;\\}
  
б) 
\syst{x^{2}-2x\le a-1,\\x^{2}-4x\le1-4a?}
25.43. Найдите все
a,
для которых следующая система имеет ровно два решения:
\syst{|x^{2}-7x+6|+x^{2}+5x+6-12|x|=0,\\x^{2}-2(a-2)x+a(a-4)=0.\\}
25.44. Найдите все
a,
для которых следующая система имеет ровно одно решение:
\syst{|x^{2}-5x+4|-9x^{2}-5x+4+10x|x|=0,\\x^{2}-2(a-1)x+a(a-2)=0.\\}
25.45. Найдите все
a,
для которых следующая система имеет решения:
а) 
\syst{x^{2}+2xy-7y^{2}\ge\frac{1-a}{a+1},\\ 3x^{2}+10xy-5y^{2} \le -2;\\}
  
б) 
\syst{5x^{2}-4xy+2y^{2}\ge3,\\7x^{2}+4xy+2y^{2}\le\frac{2a-1}{2a+5}.\\}
25.46. Найдите все
a,
для которых следующие уравнения равносильны:
а) 
\sin3x=a\sin x+(4-2|a|)\sin^{2}x
 и 
\sin3x+\cos2x=1+2\sin x\cos2x;
  
б) 
2\sin^{7}x-(1-a)\sin^{3}x+(2a^{3}-2a-1)\sin x=0
 и 
2\sin^{6}x+\cos2x=1+a-2a^{3}+a\cos^{2}x.
25.47. Для каждого неотрицательного значения
a
решите неравенство:
а) 
16a^{3}x^{4}+8a^{2}x^{2}+16x+a+4 \ge 0;
  
б) 
a^{3}x^{4}+2a^{2}x^{2}-8x+a+4 \ge 0.
25.48. Найдите все значения параметра
\alpha
из интервала
(2;5),
при каждом из которых существует хотя бы одно число
x
из отрезка
[2;3],
удовлетворяющее уравнению
\log_{2}(3-|{\sin \alpha x}|)=\cos \left(\pi x-\frac{\pi}{6}\right).
25.49. Найдите все значения параметра
\alpha
из интервала
(5;16),
при каждом из которых существует хотя бы одно число
x
из отрезка
[1;2],
удовлетворяющее уравнению
1+\cos^{2}\left(\frac{\alpha x}{2}+\frac{3\pi}{8}\right) = \left(\frac{1}{3}\right)^{|\cos \pi x-\sin \pi x|}.
25.50. Найдите все пары значений
a
и
b,
для которых следующая система имеет не менее пяти решений
(x,y)\colon
a) 
\syst{x^2-y^2+a(x+y)=x-y+a,\\x^{2}+y^{2}+bxy-1=0;\\}
  
б) 
\syst{bx(2x-y)+(y-1)(2x-y)=bx+y-1,\\4x^{2}+y^{2}+axy-1=0.\\}
25.51. Найдите все
a,
для которых следующая система уравнений имеет хотя бы одно решение:
а) 
\syst{x^{2}-2xy-3y^{2}=8,\\ 2x^{2}+4xy+5y^{2}=a^{4}-4a^{3}+4a^{2}-12+\sqrt{105};\\}
  
б) 
\syst{ x^{2}+2xy-3y^{2}=4,\\ 2x^{2}-2xy+10y^{2}=a^{4}-6a^{3}+9a^{2}-19+\sqrt{85}.\\}
25.52. Найдите все
a,
для которых следующая система уравнений имеет хотя бы одно решение:
а) 
\syst{ 9x^{2}-6xy+y^{2}+6x-13y+3=0,\\ 13x^{2}+6xy+10y^{2}+16x+2y-4ax-6ay+a^{2}-2a+3=0;\\}
  
б) 
\syst{ 4x^{2}-12xy+9y^{2}+2x-6y=0,\\ 5x^{2}-16xy+13y^{2}-6x+10y+2ax-4ay+a^{2}-2a-5=0.\\}
25.53. Найдите все значения
a,
при каждом из которых следующее неравенство имеет ровно одно решение:
\log_{\frac{1}{a}}\left(\sqrt{x^{2}+ax+5}+1\right)\log_{5}(x^{2}+ax+6)+\log_{a}3\ge0.
25.54. Найдите все значения
a,
при каждом из которых следующее уравнение имеет ровно три решения:
4^{-|x-a|}\cdot\log_{\sqrt{3}}(x^{2}-2x+3)+ 2^{-x^{2}+2x}\cdot\log_{\frac{1}{3}}(2|x-a|+2)=0.
25.55. а) Найдите все значения
a,
при каждом из которых число решений уравнения
3(x^{2}+a^{2})=1-(9a^{2}-2)x
не превосходит числа решений уравнения
x+(3a-2)^{2}\cdot 3^{x}=(8^{a}-4) \log_{3} \left(3^{a}-\frac{1}{2}\right)-3x^{3}.
б) Найдите все значения
a,
при каждом из которых число решений уравнения
2x^{3}+6x=(3^{6a}-9)\cdot \sqrt{2^{8a}-\frac{1}{6}} - (3a-1)^{2}\cdot 12^{x}
не меньше числа решений уравнения
3(5x^{2}-a^{4})-2x=2a^{2}(6x-1).
25.56. Найдите все значения
a,
при каждом из которых уравнение
|a-2|\left(\left(\frac{1}{3}\right)^{x^{2}-2ax+4a-6}-8\right)=|x-a|
имеет на отрезке
[1;4]
ровно два корня.
25.57. Найдите все значения
a,
при каждом из которых следующее неравенство выполняется для любого положительного
x\colon
а) 
(a^{3}+(1-\sqrt{2})a^{2}-(3+\sqrt{2})a+3\sqrt{2})x^{2}+2(a^{2}-2)x+a\gt-\sqrt{2};
  
б) 
(a^{3}+(1-\sqrt{3})a^{2}-(4+\sqrt{3})a+4\sqrt{3})x^{2}+2(a^{2}-3)x+a\gt-\sqrt{3}.
25.58. Найдите все значения
a,
при каждом из которых следующая система имеет хотя бы одно решение:
а) 
\syst{\left|12\sqrt{\cos \frac{\pi y}{2}}-5\right|-\left|12\sqrt{\cos\frac{\pi y}{2}}-7\right|+ \left|24\sqrt{\cos \frac{\pi y}{2}}+13\right|=11-\sqrt{\sin\frac{\pi (x-2y-1)}{3}},\\ 2(x^{2}+(y-a)^{2})-1=2\sqrt{x^{2}+(y-a)^{2}-\frac{3}{4}};\\}
  
б) 
\syst{\left|6\sqrt{\cos\frac{\pi y}{4}}-5\right|-\left|1-6\sqrt{\cos\frac{\pi y}{4}}\right|+ \left|12\sqrt{\cos \frac{\pi y}{4}}+1\right|=5-\sin^{2}\frac{\pi(y-2x)}{12},\\ 10-9(x^{2}+(y-a)^{2})=3\sqrt{x^{2}+(y-a)^{2}-\frac{8}{9}}.\\}
25.59. Найдите все значения
a,
при каждом из которых следующие системы равносильны:
а) 
\syst{x+2y=2-a,\\-x+ay=a-2a^2\\}
  и 
\syst{x^2-y^4-4x+3=0,\\2x^2+y^2+(a^2+2a-11)x+12-6a=0;\\}
  
б) 
\syst{ax+3y=6a-4,\\x+y=2a\\}
  и 
\syst{x^2-2y^2-6x+8=0,\\x^2+y^2-(2a+4)x+2(a^2+a+2)=0.\\}
25.60. Найдите все значения
a,
для которых следующая система уравнений имеет единственное решение:
а) 
\syst{axy+x-y+\frac{3}{2}=0,\\x+2y+xy+1=0;\\}
  
б) 
\syst{3y+2+xy=0,\\x(y+1-a)+y(2a-3)+a+3=0.\\}
25.61. а) Найдите все значения
p,
при каждом из которых множество решений неравенства
(p-x^{2})(p+x-2)\lt0
не содержит ни одного решения неравенства
x^{2}\le1.
б) Для каждого
a
определите число решений уравнения
|x^{2}+a|=|a^{2}+x|.
в) Для каждого
a
решите систему неравенств
\syst{x^{2}-x-2+a\le0,\\x^{2}-2x-3+2a\gt0.\\}
г) Для каждого
a
решите неравенство
\log_{x-3}(2x-a)\lt1.
25.62. Найдите все значения
a,
при каждом из которых следующее уравнение имеет хотя бы один корень:
4x-|3x-|x+a||=9|x-1|.
25.63. Найдите все значения
a,
при каждом из которых следующее уравнение не имеет ни одного корня:
||x-a|+2x| +4x=8|x+1|.
25.64. Найдите все значения параметра
a,
для которых уравнение
\sqrt{3}\sin(2^{-x^{2}+2x})=a-2\cos^{2}(2^{-x^{2}+2x-1})
имеет хотя бы одно решение.
25.65. Найдите все значения
a,
при каждом из которых сумма длин интервалов, составляющих решение неравенства
\frac{x^{2}+(2a^{2}+6)x-a^{2}+2a-3}{x^{2}+(a^{2}+7a-7)x-a^{2}+2a-3}\lt0,
не меньше 1.
25.66. Найдите все значения
a,
при которых система
\syst{3x^{3}+7x^{2}+6x+a=y,\\3y^{3}+7y^{2}+6y+a=z,\\3z^{3}+7z^{2}+6z+a=x\\}
имеет ровно два решения.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 26. Ограниченность, монотонность и пр.

26.1.
\sin^{2020}x+\cos^{2020}x=1.
26.2.
\sqrt{\sin^{3}x}+\sqrt{\cos^{3}x}=\sqrt{2}.
26.3.
\sin x+\sin9x=2.
26.4.
2^{-{\cos x}}=\log_{\pi}x+\log_{x}\pi.
26.5.
2^{1-|4x-1|}=\tg\pi x+\ctg\pi x.
26.6.
а) 
x^{2}=-{\cos x};
  
б) 
2\cos\frac{\pi x}{2}=x^{2}+4x+5.
26.7.
2^{x}=3-x.
26.8.
а) 
\sqrt{1+x}+\sqrt{1-x}\ge1;
  
б) 
\sqrt{4+x}+\sqrt[4]{16-x}\gt2.
26.9.
\arcsin(x^{2}-2x+2)=\frac{\pi x}{2}.
26.10.
а) 
2\sin\left(x+\frac{\pi}{4}\right)=\tg x+\ctg x;
  
б) 
\frac{1}{2^{\sin^{2}x}}+\frac{1}{2^{\cos^{2}x}}=\sin x+\cos x.
26.11.
\log_{3}(8+2x-x^{2})=2^{x-1}+2^{1-x}.
26.12.
\log_{2}(3-|{\cos x}|)=2^{-|\pi-x|}.
26.13.
a) 
\sin^{2}x+\frac{1}{4}\sin^{2} 3x=\sin x\sin^{2} 3x;
  
б) 
\sin x(\cos2x+\cos 6x)+\cos^{2}x=2.
26.14.
\cos\frac{16\pi}{16x^{2}-8x+49}=\frac{1}{\tg^{2}\pi x+\ctg^{2}\pi x}.
26.15.
2^{-|x-2|}\cdot\log_{2}(4x-x^{2}-2)\ge1.
26.16.
(x^{2}-2x+3)(y^{2}+6y+12)=6.
26.17.
\log_{2}\left(\cos^{2}xy+\frac{1}{\cos^{2}xy}\right)=\frac{1}{y^{2}-2y+2}.
26.18.
\left(\sin^{2}x+\frac{1}{\sin^{2}x}\right)^{2}+\left(\cos^{2}x+\frac{1}{\cos^{2}x}\right)^{2}=12+\frac{1}{2}\sin y.
26.19.
\cos x-y^{2}-\sqrt{y-x^{2}-1}\ge0.
26.20.
x=\sin\frac{\pi(x+1)}{3}\sin\frac{\pi(1-x)}{3},
0 \le x\le 1.
26.21.
x^{2}+4x\cos xy+4=0.
26.22.
\cos x+\cos y-\cos(x+y)=\frac{3}{2}.
26.23.
\tg^{2}x+2(\sin y+\cos y)\tg x+2=0.
26.24.
а) 
\syst{|xy-4|=8-y^{2},\\xy=2+x^{2};\\}
  
б) 
\syst{y^{2}-|xy|+2=0,\\8-x^{2}=(x+2y)^{2}.\\}
  
26.25.
а) 
12x+\sqrt{3x^{4}+4x^{5}-4x^{6}}\log_{2}x^{2}\gt3\sqrt{3+4x-4x^{2}}+4x^{3}\log_{4}x^{4};
  
б) 
\sqrt{2-5x-3x^{2}}+2x\gt 2x\cdot 3^{x}\cdot\sqrt{2-5x-3x^{2}}+4x^{2}\cdot 3^{x}.
26.26.
а) 
\frac{6-3^{x+1}}{x}\gt \frac{10}{2x-1};
  
б) 
\frac{6}{2x+1}\gt \frac{1+\log_{2}(2+x)}{x}.
26.27.
\syst{|x+2|-2\le x,\\(2^{x+1}+2^{x-1}+2^{1-x})\sin\frac{\pi x}{2}+\cos\pi x=3+2^{2x-1}.\\}
  
26.28.
\syst{|x+3|-3 \le x,\\(2^{x+2}+2^{x}+2^{-x})\cos\frac{\pi x}{2}=\cos\pi x+3+2^{2x+1}.\\}
  
26.29.
а) 
\sqrt{x^{2}-4}(3 \sin^{2}x+10 \sin x\cos x+11 \cos^{2}x-2\sqrt[3]{301})=5\pi^{2}-4(\arcsin y)^{2}-4(\arccos y)^{2};
  
б) 
\sqrt{2-|y|}(5 \sin^{2}x-6 \sin x\cos x-9 \cos^{2}x+3\sqrt[3]{33})=(\arcsin x)^{2}+(\arccos x)^{2}-\frac{5}{4}\pi^{2}.
26.30.
а) 
\syst{(2-x)(3x-2z)=3-z,\\y^{3}+3y^{2}=x^{2}-3x+2,\\z^{2}+y^{2}=6z,\\z \le 3;\\}
  
б) 
\syst{y+2=(3-x)^{3},\\(2z-y)(y+2)=9+4y,\\x^{2}+z^{2}=4x,\\z\ge0.\\}
  
26.31.
а) 
\syst{y\sin x=\log_{2}\left|\frac{y \sin x}{1+3y}\right|,\\(6y^{2}+2y)(4^{\sin^{2}x}+4^{\cos^{2}x})=25y^{2}+6y+1,\\|y|\le1;\\}
  
б) 
\syst{(3-y^{2})\cos^{2}x=\log_{3}\left|\frac{8+y}{y(1-\sin^{3}x)}\right|,\\(y^{2}+8y)(3^{2+2\sin^{4}x}+3^{2\cos^{4}x+\sin^{2} 2x-4})=2y^{2}+16y+64,\\1\le y\lt10.\\}
  
26.32.
а) 
\syst{\sqrt{\frac{(x-y)^{2}}{2}-(x-y)^{4}}=y^{2}-2x^{2},\\y\ge4x^{4}+4yx^{2}+\frac{1}{2};\\}
  
б) 
\syst{y^{6}+y^{3}+2x^{2}=\sqrt{xy-x^{2}y^{2}},\\4xy^{3}+y^{3}+\frac{1}{2}\ge 2x^{2}+\sqrt{1+(2x-y)^{2}}.\\}
  
26.33.
а) 
4\left(3\sqrt{4x-x^{2}}\sin^{2}\frac{x+y}{2}+2\cos(x+y)\right)=13+4 \cos^{2}(x+y);
  
б) 
\frac{3+2\cos(x-y)}{2}=\sqrt{3+2x-x^{2}}\cos^{2}\frac{x-y}{2}+\frac{\sin^{2}(x-y)}{2}.
26.34.
а) 
\sqrt{15x^{2}+2y^{2}-2z^{2}-3\sqrt{5}x-2y+10z-4}+\sqrt{5x^{2}-2\sqrt{5}x\cos\pi y \cos\pi z+1}=0;
  
б) 
\sqrt{\frac{3}{2}x^{2}-2y^{2}+2z^{2}+10z+6y+\frac{\sqrt{3}}{2}x-17}+\sqrt{3x^{2}-2\sqrt{3}(\cos\pi y+\cos\pi z)x+4}=0.
26.35.
а) 
\sin3x-2\sin18x\sin x=3\sqrt{2}-\cos3x+2\cos x;
  
б) 
2\sqrt{3}\sin 5x-\sqrt{3}\sin x=\cos24x\cos x+2\cos5x-6.
26.36. а) Среди всех решений
(x,y,z,v)
системы
\syst{x^{2}+y^{2}=4,\\z^{2}+v^{2}=9,\\xv+yz\ge6\\}
  
найдите такие, при которых выражение
x+z
принимает наибольшее значение.
б) Среди всех решений
(a,b,c,d)
системы
\syst{a^{2}+b^{2}=9,\\c^{2}+d^{2}=16,\\ad+bc\ge12\\}
  
найдите такие, при которых выражение
b+d
принимает наименьшее значение.
26.37. а) Найдите наименьшее из значений, которые принимает выражение
x+5y,
если
x,
y
положительны и удовлетворяют неравенству
x^{2}-6xy+y^{2}+21 \le 0.
б) Найдите наибольшее из значений, которые принимает выражение
x+3y,
если
x,
y
удовлетворяют неравенству
x^{2}+xy+4y^{2}\le3.
26.38. а) Найдите наибольшее из значений
z,
для которых существуют числа
x,
y,
удовлетворяющие уравнению
2x^{2}+2y^{2}+z^{2}+xy+xz+yz=4.
б) Найдите наименьшее из значений
x,
для которых существуют числа
y,
z,
удовлетворяющие уравнению
x^{2}+2y^{2}+z^{2}+xy-xz-yz=1.
26.39. Докажите, что для всех положительных
x
верно неравенство:
а) 
x^{2}+\pi x+4\pi\cos x\gt0;
  
б) 
x^{2}+\pi x+\frac{15}{2}\pi\sin x\gt0.
26.40. Решите уравнение:
а) 
(2x+1)\left(2+\sqrt{(2x+1)^{2}+3}\right)+3x\left(2+\sqrt{9x^{2}+3}\right)=0;
  
б) 
(4x+1)\left(1+\sqrt{(4x+1)^{2}+7}\right)+3x\left(1+\sqrt{9x^{2}+7}\right)=0.
26.41. а) Числа
a,
b
и
c
таковы, что
2a^{2}+b^{2}+c^{2}=3.
Какое наименьшее значение может принимать выражение
a-2b+c?
б) Числа
x,
y,
z
таковы, что
x^{2}+3y^{2}+z^{2}=2.
Какое наибольшее значение может принимать выражение
2x+y-z?
26.42. Найдите все тройки целых чисел
(x,y,z),
для которых справедливо неравенство:
а) 
\frac{1}{\sqrt{7+2x-4y+3z}}+\frac{3}{\sqrt{2y+2z-5x}}\gt\frac{2}{\sqrt{3x+2y-5z-4}}+x^{2}+7x+11;
  
б) 
\log_{2}(2x+3y-6z+3)+\log_{2}(3x-5y+2z-2)+\log_{2}(2y+4z-5x+2)\gt z^{2}-9z+17.
26.43. Найдите наименьшее значение выражения
|x+y|+\sqrt{(x-1)^{2}+(y-3)^{2}}.
26.44. Решите уравнение
\log_{2}(3x+1)\log_{5}(3x+4)+\log_{3}(3x+2)\log_{4}(3x+3)=2\log_{3}(3x+2)\log_{5}(3x+4).
26.45. Найдите все значения параметра
a,
при которых уравнение
\sqrt{-3x^{3}+8x^{2}+47x-52}=6\sqrt{6x-x^{2}-5}+\sqrt{a^{2}-10a+21}
имеет единственное решение.
26.46. Решите систему уравнений
\syst{ \sqrt{\frac{1}{2}+x_{1}}+\sqrt{\frac{1}{2}+x_{2}}+\dots+\sqrt{\frac{1}{2}+x_{10}}=8,\\ \sqrt{\frac{1}{2}-x_{1}}+\sqrt{\frac{1}{2}-x_{2}}+\dots+\sqrt{\frac{1}{2}-x_{10}}=6.\\}
  
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 27. Делимость

27.1. Сколькими нулями оканчивается число: а) 24!; б) 100!; в) 2010!?
27.2. Докажите признаки делимости на 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 11.
27.3. а) Может ли быть точным квадратом целое число, десятичная запись числа состоит из нулей и единиц, причём единиц ровно 300?
б) У числа
2^{2010}
вычислили сумму цифр; у полученного числа снова вычислили сумму цифр и так далее до тех пор, пока не получилось однозначное число. Какое число получилось?
в)* Может ли сумма цифр точного квадрата быть равной 2010?
27.4. Найдутся ли хотя бы три десятизначных числа, делящиеся на 11, в записи каждого из которых использованы все цифры от 0 до 9?
27.5. Пусть
n~\tire
любое целое число. Докажите следующие утверждения:
а)
n(n+1)(n+2)
делится на 6; 
б)
n^{3}+5n
делится на 6; 
в)
n^{5}-n
делится на 30; 
г)
n^{4}+6n^{3}+11n^{2}+6n
делится на 24.
27.6. Пусть
n~\tire
любое натуральное число. Докажите следующие утверждения:
а)
10^{n}+18n-1
делится на 27; 
б)
11^{n+2}+12^{2n+1}
делится на 133; 
в)
3^{2n+2}+8n-9
делится на 16; 
г)
2^{3^{n}}+1
делится на
3^{n+1}.
27.7. а) Докажите, что сумма кубов любых трёх последовательных целых чисел делится на 9.
б) Докажите, что сумма квадратов пяти последовательных целых чисел не может быть квадратом целого числа.
в)* Докажите, что любое целое число можно представить в виде суммы кубов пяти целых чисел (например:
13=3^{3}+(-2)^{3}+(-2)^{3}+1^{3}+1^{3}).
27.8. а) Пусть
n~\tire
натуральное число. Докажите, что из любых
n+1
натуральных чисел можно выбрать два, разность которых делится на
n.
б) В строку выписано
n
целых чисел. Докажите, что либо одно из них делится на
n,
либо сумма нескольких рядом стоящих делится на
n.
в) Докажите, что существует натуральное число, делящееся на 2010, в десятичной записи которого участвуют только нули иединицы.
г) Докажите, что существует степень числа 29, оканчивающаяся цифрами 00001.
27.9. Докажите, что выражение
ax^{2}+bx+c
принимает целые значения при всех целых
x
тогда и только тогда, когда числа
2a,
a+b
и
c~\tire
целые.
27.10. а) Пусть
p~\tire
простое число,
p\gt3.
Докажите, что
p^{2}-1
делится на 24.
б) Пусть
p~\tire
простое число,
p\gt5.
Докажите, что либо
p^{2}-1,
либо
p^{2}-19
делится на 30.
в) Пусть
p~\tire
простое число,
p\gt5.
Докажите, что
p^{4}-50p^{2}+49
делится на 2880.
27.11. а) Докажите, что квадрат целого числа при делении на 3 в остатке не может давать 2.
б) Докажите что квадрат целого числа при делении на 4 даёт в остатке 0 или 1.
в) Докажите что сумма квадратов целых чисел делится на 3 тогда и только тогда, когда каждое из этих чисел делится на 3.
г) Докажите что сумма квадратов целых чисел делится на 7 тогда и только тогда, когда каждое из этих чисел делится на 7.
27.12. а) Докажите, что ни при каком натуральном
n
числа
3n-1,
5n\pm 2,
7n+3,
7n-1,
7n-2
не могут быть точными квадратами.
б)* Докажите, что натуральное число, десятичная запись которого состоит из
n
одинаковых цифр
(n\gt1),
не может быть точным квадратом.
27.13. а) Докажите, что число
11^{10}-1
делится на 100.
б) Докажите, что число
2^{35}+1
делится на 11.
в) Докажите, что число
2222^{5555}+5555^{2222}
делится на 7.
27.14. Найдите натуральное число
p,
если известно, что следующие числа простые:
а)
p,
p+10,
p+14;
 
б)
p,
p+4,
p+14;
 
в)
p,
8p^{2}+1;
 
г)
p,
2p+1,
4p+1;
 
д)
p,
p^{2}+4,
p^{2}+6.
27.15. Сумма трёх целых положительных чисел больше, чем их произведение, а сумма двух из этих чисел равна 33. Найдите все такие числа.
27.16. Сумма квадратов четырёх целых положительных чисел больше, чем половина квадрата их произведения, а сумма первых степеней этих чисел равна 42. Найдите все такие числа.
27.17. а) При каких целых значениях
n
выражение
\frac{n^{2}-n+1}{n-2}
равно целому числу?
б) Сократима ли дробь
\frac{n+3}{2n+7}
хотя бы при одном целом значении
n?
в) Докажите, что дробь
\frac{a^{3}+2a}{a^{4}+3a^{2}+1}
несократима ни при каком целом
a.
27.18. Решите в целых числах уравнения:
1)~~5x-2y=3;~
2)~~2010x-1827y=12345678910;~
3)~~7x+29y=11;~
4)~~3^{x}+8=y^{2};~
5)~~2^{x}-1=5^{y};~
6)~~x^{2}-y^{2}=3;~
7)~~x^{2}-9y^{2}=7;~
8)~~x^{2}+xy-6y^{2}=6;~
9)~~x+y=xy;~
10)~~1+x+x^{2}+x^{3}=2^{y};~
11)~~15x^{2}y^{2}-8yx^{2}+28y^{2}x+x^{2}+5y^{2}-38xy+8x-24y+16=0;~
12)~~14x^{4}-5y^{4}-3x^{2}y^{2}+82y^{2}-125x^{2}+51=0;~
13)~~18(x-1)^{2}=225-y^{2}-6y^{2}z^{2};~
14)~~x^{2}+y^{2}+z^{2}=2xyz;~
15)~~x^{2}+y^{2}+z^{2}+v^{2}=2xyzv;~
16)~~2x^{3}+xy-7=0;~
17)~~5x^{2}+y^{2}+3z^{2}-2yz=30;~
18)~~3x^{2}+6xy+2y^{2}=7.
27.19. Решите в натуральных числах уравнения:
1)~~2x^{2}-2xy+x+3y=36;~
2)~~3xy+3yz+3xz=5xyz+3;~
3)~~xz+4y=yx^{2}+z^{2}y;~
4)~~1!+2!+3!+\dots+x!=y^{2};~
5)~~\log_{x}(y-7)+\log_{y}(5x-17)=1;~
6)~~2^{x}-3^{y}=1;~
7)~~y^{x}=x^{y}.
27.20. а) Натуральные числа
a,
b
и
c,
среди которых нет равных, удовлетворяют условию
\frac{1}{a}+\frac{1}{b}+\frac{1}{c}=\frac{5}{6}.
Найдите все такие числа.
б) Сумма обратных величин трёх натуральных чисел равна 1. Каковы эти числа?
СВЕРНУТЬ ↑
ЗАПАСНЫЕ ЛИСТКИ

Часть 28. Теорема Виета

28.1. Решите уравнения:
\mbox{а)}~~1996x^{2}-1000x-996=0;~~
\mbox{б)}~~x^{2}-1997x+1996=0;~~
\mbox{в)}~~x^{2}-(\sqrt{2}+\sqrt{3})x+\sqrt{6}=0;~~
\mbox{г)}~~\sqrt{2}x^{2}+(1+\sqrt{2})x+1=0;~~
\mbox{д)}~~x^{2} -(8!+ 90)x+10!=0.
28.2. Решите уравнения относительно
x
:
\mbox{а)}~~x^{2}-(a-2b)x-2ab=0;~~
\mbox{б)}~~(a^{2}-b^{2})x^{2}-2ax+1=0~(|a|\ne |b|);~~
\mbox{в)}~~(a-b)^{2}x^{2}-(a^{2}-b^{2})x+ab=0~(a\ne b);~~
\mbox{г)}~~x^{2}+a(a-1)(a^{2}+a+1)x-a^{5}=0.
28.3. Разложите на множители выражения:
\mbox{а)}~~7x^{2}-3x-4;~~
\mbox{б)}~~6x-5-x^{2};~~
\mbox{в)}~~3x^{2}-10x+2;~~
\mbox{г)}~~9x-x^{2};~~
\mbox{д)}~~(2x-1)^{2}-5(2x-1)+36;~~
\mbox{е)}~~x^{4}-13x^{2}+36;~~
\mbox{ж)}~~4x^{4}+3x^{2}+1;~~
\mbox{з)}~~x^{6}-9x^{3}+8;~~
\mbox{и)}~~(x^{2}-2x)^{2}-2(x^{2}-2x)-3;~~
\mbox{к)}~~5x^{2}-6xy+y^{2};~~
\mbox{л)}~~(x^{2}-2x)(x^{2}-2x-2)-3;~~
\mbox{м)}~~(x-1)(x-3)(x+5)(x+7)-297;~~
\mbox{н)}~~(12x-1)(6x-1)(4x-1)(3x-1)-5.
28.4. Решите уравнения:
\mbox{а)}~~(x-1)^{2}+|x-1|-2=0;~~
\mbox{б)}~~x^{4}-100x^{2}+99=0;~~
\mbox{в)}~~1+(b^{2}-4a^{2})x^{2}-4a^{2}b^{2}x^{4}=0
(ab \ne 0);~~
\mbox{г)}~~(x+2)^{4}+x^{4}=82;~~
\mbox{д)}~~\frac{1}{x^{2}+2x-3}+\frac{18}{x^{2}+2x+2} =\frac{18}{x^{2}+2x+1};~~
\mbox{е)}~~\frac{3}{x}+\frac{1}{x-1}+\frac{4}{x-2}+\frac{4}{x-3}+\frac{1}{x-4}+\frac{3}{x-5}=0;~~
\mbox{ж)}~~x^{2}+5x+6=\frac{15(x^{2}+3x+6)}{x^{2}+x};~~
\mbox{з)}~~\frac{4x}{4x^{2}-8x+7}+\frac{3x}{4x^{2}-10x+7}=1.
28.5. Найдите наименьшее значение следующего выражения:
\mbox{а)}~~2x^{2}+1;~~
\mbox{б)}~~x^{2}-2x+5;~~
\mbox{в)}~~x^{2}-3x+1;~~
\mbox{г)}~~2x^{2}-4x+3;~~
\mbox{д)}~~x^{2}-x;~~
\mbox{е)}~~3x^{2}+5x-1.
28.6. Найдите наибольшее значение следующего выражения:
\mbox{а)}~~3-2x^{2};~~
\mbox{б)}~~4x+3-x^{2};~~
\mbox{в)}~~5x-2-x^{2};~~
\mbox{г)}~~9-6x-2x^{2};~~
\mbox{д)}~~3x-x^{2};~~
\mbox{е)}~~4+7x-3x^{2};~~
\mbox{ж)}~~\frac{1}{x^{2}-x+1}.
28.7. Найдите наибольшее значение
ab,
если
a+2b=1.
28.8. Пусть
x_{1}
и
x_{2}~~\tire
отличные от нуля корни квадратного уравнения
ax^{2}+ bx+c=0.
Докажите, что числа
\frac{1}{x_{1}}
и
\frac{1}{x_{2}}~~\tire
корни квадратного уравнения
cx^{2}+bx+a=0.
28.9. Пусть
x_{1}
и
x_{2}~~\tire
корни квадратного уравнения
ax^{2}+bx+c=0.
Не пользуясь формулой для корней квадратного уравнения, вычислите:
\mbox{а)}~~\frac{1}{x_{1}}+\frac{1}{x_{2}};~~
\mbox{б)}~~x^{2}_{1}+x^{2}_{2};~~
\mbox{в)}~~x^{3}_{1}+x^{3}_{2};~~
\mbox{г)}~~x^{4}_{1}+x^{4}_{2}.
28.10. Известно, что
p
и
q~\tire
корни квадратного уравнения
x^{2}+px+q=0.
Найдите
p
и
q.
28.11. Пусть
D~\tire
дискриминант квадратного уравнения
ax^{2}+bx+c=0.
Имеет ли это уравнение корни и каковы их знаки, если:
\mbox{а)}~~D\gt0{,}~~a\gt0{,}~~b\gt0{,}~~c\gt0;~~
\mbox{б)}~~D\gt0{,}~~a\gt0{,}~~b\lt0{,}~~c\gt0;~~
\mbox{в)}~~a\gt0{,}~~c\lt0;~~
\mbox{г)}~~a\lt0{,}~~c\gt0;~~
\mbox{д)}~~ac\lt0.
28.12. Найдите все значения
a,
при каждом из которых следующее уравнение имеет ровно один корень:
\mbox{а)}~~x^{2}-6x-a=0;~~
\mbox{б)}~~x^{2}-2ax+a=0;~~
\mbox{в)}~~4ax^{2}-4x+1=0;~~
\mbox{г)}~~(a-1)x^{2}+2ax-a=1;~~
\mbox{д)}~~(2-a)x^{2}-(a+1)x+a=1.
28.13. Найдите все значения
a,
при каждом из которых следующее уравнение имеет два положительных корня:
\mbox{а)}~~x^{2}-4x+a=0;~~
\mbox{б)}~~x^{2}-2(a+1)x+a^{2}+2=0;~~
\mbox{в)}~~x^{2}-(a^{2}+ 2)x+a^{2}+1=0.
28.14. Найдите все значения
a,
при каждом из которых следующее уравнение имеет два корня разных знаков:
\mbox{а)}~~x^{2}-(3a+1)x-a^{2}=0;~~
\mbox{б)}~~ax^{2}+(2a-1)x-a=0;~~
\mbox{в)}~~ax^{2}-(a-1)^{2}x+a=2.
28.15. Найдите все пары целых чисел
x
и
y,
удовлетворяющих следующему уравнению:
\mbox{а)}~~x^{2}-y^{2}=3;~~
\mbox{б)}~~x^{2}-9y^{2}=7;~~
\mbox{в)}~~x^{2}+xy-6y^{2}=6.
28.16. Изобразите на координатной плоскости множество точек, координаты которых удовлетворяют следующему условию:
\mbox{а)}~~x^{2}-x-6=0;~~
\mbox{б)}~~(x-2y)(x+y-3)=0;~~
\mbox{в)}~~4x^{2}-5xy+y^{2}=0;~~
\mbox{г)}~~x^{4}-10x^{2}y^{2}+9y^{4}=0.
28.17. Найдите область изменения следующих функций:
\mbox{а)}~~y=\frac{1}{x^{2}-4};~~
\mbox{б)}~~y=\frac{x+1}{x^{2}+2x+2};~~
\mbox{в)}~~y=\frac{3x-1}{9x^{2}-3x+4}.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 29. Решение некоторых уравнений высших степеней

Решите уравнения или разложите многочлены на множители:
29.1.
x^{2}+1998x-1999=0.
29.2.
x^{4}+4.
29.3.
x^{4}-x^{3}-11x^{2}+9x+18=0.
29.4.
2x^{3}-7x^{2}+2x-7=0.
29.5.
4x^{5}+8x^{4}+5x^{3}+10x^{2}-3x-6=0.
29.6.
(x^{2}+x+1)(x^{2}+x+2)-12.
29.7.
(x-1)(x-2)(x-3)=6.
29.8.
(x-2)(x+1)(x+3)(x-4)=144.
29.9.
x^{4}-4x^{3}+5x^{2}+22x-24.
29.10.
2x^{4}+3x^{3}-8x^{2}-9x+6=0.
29.11.
3x^{4}-4x^{3}+2x^{2}-4x+3.
29.12.
4x^{4}-3x^{3}-8x^{2}+3x+4.
29.13.
x^{4}-x^{3}+2x^{2}-2x+4.
29.14.
9x^{4}-3x^{3}-12x^{2}+x+1=0.
29.15.
x^{4}-7x^{3}+11x^{2}+7x-12=0.
29.16.
x^{4}+8x-7=0.
29.17.
x^{4}-4x^{3}-20x^{2}+13x-2.
29.18.
x^{4}-x^{3}-67x^{2}-11x+6.
29.19.
a^{3}x^{4}+6a^{2}x^{2}-x+9a+3.
29.20.
4a^{3}x^{4}+4a^{2}x^{2}+32x+a+8.
29.21.
x^{4}-2\sqrt{3}x^{2}-x+3-\sqrt{3}=0.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 30. Системы линейных уравнений

При решении систем уравнений в 7 классе мы пользовались методом подстановки и методом алгебраического сложения. Вспомним эти методы.
Пример 1.  Решите систему уравнений
\syst{2x+3y=-1,\\3x-y=4.\\}
Решение. Выразим
y
из второго уравнения
(y=3x-4)
и подставим в первое. Получим линейное уравнение с одним неизвестным:
2x+3(3x-4)=-1~{}\Leftrightarrow{}~11x=11~{}\Leftrightarrow{}~x=1.
Тогда
y=3x-4=-1.
Решение будем записывать в таком виде:
\syst{2x+3y=-1,\\3x-y=4\\}~{}\Leftrightarrow{}
\syst{2x+3y=-1,\\y=3x-4\\}~{}\Leftrightarrow{}
\syst{2x+3(3x-4)=-1,\\y=3x-4\\}~{}\Leftrightarrow{}
\syst{11x=11,\\y=3x-4\\}~{}\Leftrightarrow{}
\syst{x=1,\\y=3x-4.\\}~{}\Leftrightarrow{}
\syst{x=1,\\y=-1.\\}
Ответ:
x=1,
y=-1.
Пример 2.  Решите систему уравнений
\syst{5x+3y=1,\\4x+y=5.\\}
Решение. Умножим обе части второго уравнения на
-3
и результат сложим почленно с первым уравнением. Получим линейное уравнение с одним неизвестным:
-7x=-14 ~{}\Leftrightarrow{}~x=2.
Подставив найденное значение
x
в любое из уравнений исходной системы (здесь лучше во второе), найдем
y=-3.
Решение будем записывать в таком виде:
\syst{5x+3y=1,\\4x+y=5\\}~{}\Leftrightarrow{}
\syst{5x+3y=1,\\-12x-3y=-15\\}~{}\Leftrightarrow{}
\syst{-7x=-14,\\y=-4x+5\\}~{}\Leftrightarrow{}
\syst{x=2,\\y=-3.\\}
Ответ:
x=2,
y=-3.
Если
a
и
b
не равны нулю одновременно, то линейное уравнение
ax+by=c~\tire
это уравнение прямой. Поэтому при решении системы двух таких уравнений может возникнуть один из трёх случаев:
1) система имеет единственное решение (соответствующие прямые пересекаются), например:
\syst{5x+3y=1,\\4x+y=5.\\}
2) система не имеет решений (прямые параллельны), например:
\syst{2x-3y=1,\\2x-3y=3.\\}
3) система имеет бесконечно много решений (прямые совпадают), например:
\syst{4x-3y=1,\\8x-6y=2.\\}
В последнем случае говорят, что система имеет прямую решений.
Рассмотрим теперь общий случай системы двух линейных уравнений с двумя неизвестными
\syst{a_{1}x+b_{1}y=c_{1},\\a_{2}x+b_{2}y=c_{2},\\}\eqno(*)
причём
a_{1}
и
b_{1}
не равны 0 одновременно и
a_{2}
и
b_{2}
также не равны 0 одновременно. Кстати, это можно записать так:
a_{1}^{2}+b_{1}^{2}\ne0
и
a_{2}^{2}+b_{2}^{2}\ne0.
Пусть для определённости
b_{1}\ne0.
Тогда
\syst{a_{1}x+b_{1}y=c_{1},\\a_{2}x+b_{2}y=c_{2}\\}~{}\Leftrightarrow{}
\syst{y=-\frac{a_{1}}{b_{1}}x+\frac{c_{1}}{b_{1}},\\a_{2}x+b_{2}y=c_{2}\\}~{}\Leftrightarrow{}
\syst{y=-\frac{a_{1}}{b_{1}}x+\frac{c_{1}}{b_{1}},\\a_{2}x-\frac{a_{1}b_{2}}{b_{1}}x+\frac{c_{1}b_{2}}{b_{1}}=c_{2}\\}~{}\Leftrightarrow{}
\syst{y=-\frac{a_{1}}{b_{1}}x+\frac{c_{1}}{b_{1}},\\(a_{1}b_{2}-a_{2}b_{1})x=b_{2}c_{1}-b_{1}c_{2}.\\}
Число
\Delta=a_{1}b_{2}-a_{2}b_{1}
называется главным определителем системы
(*).
Его удобно записывать в виде квадратной таблицы
\Delta=\dmatrix{a_{1}&b_{1}\\a_{2}&b_{2}\\}=a_{1}b_{2}-a_{2}b_{1}.
Таблица заполнена коэффициентами при неизвестных, причём эти коэффициенты расположены в том же порядке, что и в записи системы
(*).
Заметим, что если в этой таблице заменить столбец из коэффициентов при
x
на столбец из свободных членов
c_{1}
и
c_{2},
то получится таблица, «раскрыв» которую по указанному правилу, получим
\dmatrix{c_{1}&b_{1}\\c_{2}&b_{2}\\}=c_{1}b_{2}-c_{2}b_{1}.
Это число называется вспомогательным определителем системы
(*)
и обозначается
\Delta_{x}.
Аналогично вводится второй вспомогательный определитель
\dmatrix{a_{1}&c_{1}\\a_{2}&c_{2}\\}=a_{1}c_{2}-a_{2}c_{1}.
Значит, результат преобразований исходной системы можно записать так:
\syst{a_{1}x+b_{1}y=c_{1},\\a_{2}x+b_{2}y=c_{2}\\}~{}\Leftrightarrow{}~ \syst{y=-\frac{a_{1}}{b_{1}}x+\frac{c_{1}}{b_{1}},\\\Delta x=\Delta_{x}.\\}
Пусть
\Delta\ne0.
Тогда из второго уравнения находим
x=\frac{\Delta_{x}}{\Delta}.
Подставив найденное значение
x
в первое уравнение, получим
y=-\frac{a_{1}}{b_{1}}x+\frac{c_{1}}{b_{1}} =-\frac{a_{1}}{b_{1}}\cdot\frac{\Delta_{x}}{\Delta}+\frac{c_{1}}{b_{1}} =\frac{\Delta_{y}}{\Delta}.
(Проверьте!)
Итак, если главный определитель системы
(*)
отличен от нуля, система имеет единственное решение
x=\frac{\Delta_{x}}{\Delta},\quad y=\frac{\Delta_{y}}{\Delta}.
Если оба коэффициента при неизвестных во втором уравнении системы
(*)
отличны от нуля, то
\Delta\ne0~{}\Leftrightarrow{}~ a_{1}b_{2}-a_{2}b_{1}\ne0~{}\Leftrightarrow{}~ \frac{a_{1}}{a_{2}}\ne\frac{b_{1}}{b_{2}},
т. е. коэффициенты при неизвестных непропорциональны. Это означает, что прямые, задаваемые уравнениями системы, пересекаются. Действительно, в этом случае
\syst{a_{1}x+b_{1}y=c_{1},\\a_{2}x+b_{2}y=c_{2}.\\}~{}\Leftrightarrow{}~ \syst{y=-\frac{a_{1}}{b_{1}}x+\frac{c_{1}}{b_{1}},\\ y=-\frac{a_{2}}{b_{2}}x+\frac{c_{2}}{b_{1}},\\}
т. е. угловые коэффициенты прямых различны.
Пусть теперь
\Delta=0.
Тогда
(a_{1}b_{2}-a_{2}b_{1})x=b_{2}c_{1}-b_{1}c_{2}~{}\Leftrightarrow{}~ \Delta x=\Delta_{x} ~{}\Leftrightarrow{}~ 0x=\Delta_{x}.
Если при этом
\Delta_{x}\ne0,
то система не имеет решений. (Убедитесь, что тогда и
\Delta_{y}\ne0.)
В этом случае угловые коэффициенты прямых равны (коэффициенты при неизвестных пропорциональны), а свободные члены нет:
\Delta_{x}\ne0~{}\Leftrightarrow{}~ b_{2}c_{1}-b_{1}c_{2}\ne0~{}\Leftrightarrow{}~ \frac{c_{1}}{b_{1}}\ne\frac{c_{2}}{b_{2}},
значит, прямые параллельны.
Если же
\Delta_{x}=0,
то последнему уравнению удовлетворяет любое число
x,
поэтому система
(*)
имеет бесконечно много решений. (Убедитесь, что тогда и
\Delta_{y}=0.)
В этом случае и угловые коэффициенты, и свободные члены прямых равны:
\frac{a_{1}}{b_{1}}=\frac{a_{2}}{b_{2}},\quad \frac{c_{1}}{b}_{1}=\frac{c_{2}}{b_{2}},
значит прямые совпадают. Решением системы являются координаты каждой точки прямой
y=-\frac{a_{1}}{b_{1}}x+\frac{c_{1}}{b_{1}}.
Сформулируем окончательный результат нашего исследования.
Если главный определитель системы
(*)
отличен от нуля, то система имеет единственное решение
x=\frac{\Delta_{x}}{\Delta},
y=\frac{\Delta_{y}}{\Delta}.
Если главный определитель системы равен нулю и при этом один из вспомогательных определителей отличен от нуля, то второй вспомогательный определитель также отличен от нуля и система не имеет решений, или несовместна.
Если главный определитель системы равен нулю и при этом один из вспомогательных определителей равен нулю, то второй вспомогательный определитель также равен нулю и система имеет прямую решений.
Пример 3.  Решите систему уравнений
\syst{ax+3y=a+1,\\2x+(5a+1)y=3a+1.\\}
Решение.
\Delta=\dmatrix{a&3\\2&5a+1\\}=a(5a+1)-6=5a^{2}+a-6=(a-1)(5a+6),
\Delta_{x}=\dmatrix{a+1&3\\3a+1&5a+1\\}=(a+1)(5a+1)-3(3a+1)=5a^{2}-3a-2=(a-1)(5a+2),
\Delta_{y}=\dmatrix{a&a+1\\2&3a+1\\}=a(3a+1)-2(a+1)=3a^{2}-a-2=(a-1)(3a+2).
Если
a\ne1
и
a\ne-\frac{6}{5},
то
\Delta\ne0.
В этом случае система имеет единственное решение
x=\frac{\Delta_{x}}{\Delta}=\frac{(a-1)(5a+2)}{(a-1)(5a+6)}=\frac{5a+2}{5a+6},
y=\frac{\Delta_{y}}{\Delta}=\frac{(a-1)(3a+2)}{(a-1)(5a+6)}=\frac{3a+2}{5a+6}.
Пусть
a=1.
Подставим это значение
a
в исходную систему. Получим
\syst{x+3y=2,\\2x+6y=4\\}~{}\Leftrightarrow{}~\syst{x+3y=2,\\x+3y=2.\\}
В этом случае система имеет бесконечное число решений вида
x=t,
y=\frac{2-t}{3},
где
t~\tire
любое число.
Пусть
a=-\frac{6}{5}.
Подставим это значение
a
в исходную систему. Получим
\syst{-\frac{6}{5}x+3y=\frac{1}{5},\\2x-5y=\frac{13}{5}\\}~{}\Leftrightarrow{}~ \syst{2x-5y=\frac{1}{3},\\2x-5y=\frac{13}{5}.\\}
В этом случае система не имеет решений.
Ответ:
при
a\ne1
и
a\ne-\frac{6}{5}\colon
x=\frac{5a+2}{5a+6},
y=\frac{3a+2}{5a+6};
при
a=1\colon
x=t,
y=\frac{2-t}{3},
где
t~\tire
любое число;
при
a=-\frac{6}{5}
система несовместна.

Задачи

30.1. Решите системы уравнений:
а) 
\syst{x-y=2,\\x+y=8;\\}
  
б) 
\syst{2x-y=1,\\3x+2y=5;\\}
  
в) 
\syst{-3x+5y=4,\\2x-3y=5;\\}
  
г) 
\syst{5x-7y=61,\\x+3y=-1;\\}
  
д) 
\syst{12x-17y =3,\\7x+10y=2;\\}
  
е) 
\syst{\frac{1}{2}x-\frac{2}{3}y=1,\\\frac{1}{3}x+\frac{5}{2}y=2.\\}
30.2. Стороны треугольника лежат на прямых
x+y-5=0,
x-2y+6=0,
x-4y+4=0.
Найдите координаты вершин треугольника. Определите, где лежит начало координат: внутри треугольника или вне его.
30.3. Решите системы уравнений:
а) 
\syst{y+x=1,\\|y|-x=1;\\}
  
б) 
\syst{|x|+2|y|=3,\\5y+7x=2;\\}
  
в) 
\syst{|x-1|+|y-2|=1,\\y+|x+1|=3.\\}
30.4. Решите системы уравнений:
а) 
\syst{x+y-z=2,\\2x-y+4z=1,\\-x+6y+z=5;\\}
  
б) 
\syst{2x+3y-z=6,\\x-y+7z=8,\\3x-y+2z=7;\\}
  
в) 
\syst{x+2y-z=7,\\2x-y+z=2,\\3x-5y+2z=-7.\\}
30.5. Решите систему
n
уравнений с
n
неизвестными
x_{1},
x_{2},
\dots,
x_{n}\colon
\syst{\frac{x_{1}}{a_{1}}=\frac{x_{2}}{a_{2}}=\dots=\frac{x_{n}}{a_{n}},\\ x_{1}+x_{2}+\dots+x_{n}=a.\\}
30.6. Укажите все значения
a,
для каждого из которых следующие системы имеют хотя бы одно решение:
а) 
\syst{ax+2y=2,\\x+y=1;\\}
  
б) 
\syst{3x-(a-1)y=6,\\x-y=5;\\}
  
в) 
\syst{3ax+2y=a,\\6x-(a+5)y=2;\\}
  
г) 
\syst{(3a-1)x+y=2,\\10x+ay=a+2;\\}
  
д) 
\syst{2x+(9a^{2}-2)y=3a,\\x+y=1.\\}
30.7. Для каждого
a
решите системы уравнений:
а) 
\syst{(1-a)x+ay=3,\\(a+8)x+(a-2)y=4-a;\\}
  
б) 
\syst{(4a+1)x-2y=a+2,\\(a+9)x-(a+3)y=6.\\}
30.8. Найдите все пары чисел
a
и
b,
для которых следующая система имеет бесконечно много решений:
\syst{2ax-a^{2}by=b,\\(a+1)x-3by=b+1.\\}
30.9. Линейная система
\syst{a_{1}x+b_{1}y=0,\\a_{2}x+b_{2}y=0\\}
называется однородной. Ясно, что нулевое решение
(x=y=0)
имеет любая такая система. Докажите, что однородная система имеет ненулевое решение тогда и только тогда, когда её главный определитель равен нулю.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 31. Нелинейные системы

Задача решения систем двух линейных уравнений с двумя неизвестными нами полностью решена. Займёмся теперь системами, содержащими более сложные уравнения. Мы не будем стремиться к полному исследованию таких систем. Рассмотрим лишь некоторые частные случаи.
Пример 1.  Решите систему уравнений
\syst{x^2-3xy+3y^2=7,\\x-y=1.\\}
Решение.
\syst{x^2-3xy+3y^2=7,\\x-y=1\\}~\Leftrightarrow{}
\syst{x^2-3xy+3y^2=7,\\y=x-1\\}~\Leftrightarrow{}
\syst{x^2-3x(x-1)+3(x-1)^2=7,\\y=x-1\\}~\Leftrightarrow{}
\syst{x^2-3x-4=0,\\y=x-1\\}~\Leftrightarrow{}
\syst{(x-4)(x+1)=0,\\y=x-1\\}~\Leftrightarrow{}
\sovok{\syst{x=4,\\y=3,\\}\\\syst{x=-1,\\y=-2.\\}\\}
Ответ:
(4;3),
(-1;-2).
Пример 2.  Решите систему уравнений
\syst{x^2-y^2=8,\\x+y=2.\\}
Решение.
\syst{x^2-y^2=8,\\x+y=2\\}~\Leftrightarrow{}
\syst{(x-y)(x+y)=8,\\x+y=2\\}~\Leftrightarrow{}
\syst{x-y=4,\\x+y=2\\}~\Leftrightarrow{}
\syst{x=3,\\y=-1.\\}
Ответ:
(3;-1).
Пример 3.  Решите систему уравнений
\syst{x^2-5y^2=11,\\xy=4.\\}
Решение.
\syst{x^2-5y^2=11,\\xy=4\\}~\Leftrightarrow{}
\syst{x^2-5y^2=11,\\y=\frac{4}{x}\\}~\Leftrightarrow{}
\syst{x^2-\frac{80}{x^2}=11,\\y=\frac{4}{x}\\}~\Leftrightarrow{}
\syst{x^4-11x^2-80=0,\\y=\frac{4}{x}\\}~\Leftrightarrow{}
\syst{(x^2-16)(x^2+5)=0,\\y=\frac{4}{x}\\}~\Leftrightarrow{}
\syst{(x-4)(x+4)=0,\\y=\frac{4}{x}\\}~\Leftrightarrow{}
\sovok{\syst{x=4,\\y=1,\\}\\\syst{x=-4,\\y=-1.\\}\\}
Ответ:
(4;1),
(-4;-1).
Пример 4.  Решите систему уравнений
\syst{\frac{x}{x+y}+\frac{x+y}{x}=\frac{5}{2},\\2x^2-xy+y^2=2.\\}
Решение. Обозначим
\frac{x}{x+y}=t
и решим уравнение
t+\frac{1}{t}=\frac{5}{2}.
Тогда
\syst{\frac{x}{x+y}+\frac{x+y}{x}=\frac{5}{2},\\2x^2-xy+y^2=2\\}~\Leftrightarrow{}
\sovok{\syst{\frac{x}{x+y}=2,\\2x^2-xy+y^2=2,\\}\\\syst{\frac{x}{x+y}=\frac{1}{2},\\2x^2-xy+y^2=2\\}\\}~\Leftrightarrow{}
\sovok{\syst{y=-\frac{1}{2}x,\\2x^2-xy+y^2=2,\\}\\\syst{y=x,\\2x^2-xy+y^2=2\\}\\}~\Leftrightarrow{}
\sovok{\syst{y=-\frac{1}{2}x,\\x^2=\frac{8}{11},\\}\\\syst{y=x,\\x^2=1\\}\\}~\Leftrightarrow{}
\sovok{\syst{x=2\sqrt{\frac{2}{11}},\\y=-\sqrt{\frac{2}{11}},\\}\\ \syst{x=-2\sqrt{\frac{2}{11}},\\y=\sqrt{\frac{2}{11}},\\}\\ \syst{x=1,\\y=1,\\}\\\syst{x=-1,\\y=-1.\\}\\}
Ответ:
\left(2\sqrt{\frac{2}{11}}; -\sqrt{\frac{2}{11}}\right),
\left(-2\sqrt{\frac{2}{11}};\sqrt{\frac{2}{11}}\right),
(1;1),
(-1;-1).
Пример 5.  Решите систему уравнений
\syst{3x^2-xy+y^2=3,\\2x^2-xy-y^2=0.\\}
Решение. Второе уравнение системы — однородное уравнение второй степени. Оно решается так. Заметим, что
y\ne0,
так как в противном случае из второго уравнения следовало бы, что
x=0,
а пара
(0;0)
не удовлетворяет первому уравнению. Разделив обе части второго уравнения на
y^{2},
получим квадратное уравнение относительно
\frac{x}{y}\colon
2x^2-xy-y^2=0~\Leftrightarrow{}
2\left(\frac{x}{y}\right)^2-\frac{x}{y}-1=0~\Leftrightarrow{}
\sovok{\frac{x}{y}=1,\\\frac{x}{y}=-\frac{1}{2}\\}~\Leftrightarrow{}
\sovok{y=x,\\y=-2x.\\}
Поэтому
\syst{3x^2-xy+y^2=3,\\2x^2-xy-y^2=0\\}~\Leftrightarrow{}
\sovok{\syst{y=x,\\3x^2-xy+y^2=3,\\}\\\syst{y=-2x,\\3x^2-xy+y^2=3\\}\\}~\Leftrightarrow{}
\sovok{\syst{y=x,\\x^2=1,\\}\\\syst{y=-2x,\\x^2=\frac{1}{3}.\\}\\}
Ответ:
(1;1),
(-1;-1),
\left(\frac{\sqrt{3}}{3}; -\frac{2 \sqrt{3}}{3}\right),
\left(-\frac{ \sqrt{3}}{3}; \frac{2 \sqrt{3}}{3}\right).
Пример 6.  Решите систему уравнений
\syst{6x^2-xy+y^2=8,\\x^2+2xy-y^2=1.\\}
Решение. Умножим обе части второго уравнения на
-8
и результат почленно сложим с первым уравнением:
\syst{6x^2-xy+y^2=8,\\x^2+2xy-y^2=1\\}~\Leftrightarrow{}
\syst{6x^2-xy+y^2=8,\\-8x^2-16xy+8y^2=-8\\}~\Leftrightarrow{}
\syst{-2x^2-17xy+9y^2=0,\\x^2+2xy-y^2=1.\\}
Первое уравнение полученной системы — однородное. Далее поступаем как в предыдущем примере.
Ответ:
(1;2),
(-1;-2),
\left(-\frac{9\sqrt{62}}{62};\frac{\sqrt{62}}{62}\right),
\left(\frac{9\sqrt{62}}{62};-\frac{\sqrt{62}}{62}\right).

Симметрические системы

Определение. Пусть многочлен от двух переменных
F(x;y)
не изменяется, если
x
и
y
поменять местами, т. е.
F(x;y)=F(y;x).
Тогда
F(x;y)
называется симметрическим многочленом.
Примеры симметрических многочленов:
F(x;y)=x+y,
F(x;y)=xy,
F(x;y)=3x^{2}y+3xy^{2},
F(x;y)=x^{2}+y^{2},
F(x;y)=x^{57}+y^{57},
F(x;y)=57
и т. д.
Первые два из этих симметрических многочленов называются элементарными симметрическими многочленами. Мы будем обозначать их так:
x+y=a,
xy=b.
Иногда их по понятным причинам называют коэффициентами Виета.
Оказывается, любой симметрический коэффициент можно выразить через элементарные симметрические многочлены. Например,
3x^{2}y+3xy^{2}=3(x+y)xy=3ab.
В дальнейшем нам понадобятся выражения через
a
и
b
некоторых так называемых степенных сумм, т. е. симметрических многочленов вида
x^{n}+y^{n},
где
n~\tire
натуральное. Вот они:
x+y=a,
x^{2}+y^{2}=x^{2}+2xy+y^{2}-2xy=(x+y)^{2}-2xy=a^{2}-2b,
x^{3}+y^{3}=(x+y)(x^{2}-xy+y^{2})=(x+y)((x+y)^{2}-3xy)=a(a^{2}-3b),
x^{4}+y^{4}=(x^{2}+y^{2})^{2}-2x^{2}y^{2}=(a^{2}-2b)^{2}-2b^{2}.
Система двух уравнений с двумя неизвестными называется симметрической, если оба её уравнения симметрические. Заметим, что если пара
(x; y)~\tire
решение симметрической системы, то и пара
(y;x)~\tire
решение этой системы. Рассмотрим несколько примеров решения симметрических систем и систем, сводящихся к симметрическим.
Пример 7.  Решите систему уравнений
\syst{x+y=-4,\\xy=3.\\}
Решение. Можно выразить одно неизвестное из первого уравнения и подставить во второе. Задача сведётся к решению квадратного уравнения. А можно воспользоваться теоремой, обратной теореме Виета: числа
x
и
y
являются корнями приведённого квадратного уравнения
t^{2} + 4t + 3 = 0,
следовательно, решения системы:
x=-3,
y=-1
и
x=-1,
y=-3.
Ответ:
(-3;-1),
(-1; -3).
Пример 8.  Решите систему уравнений
\syst{2x-3y=1,\\xy=2.\\}
Решение. Умножим обе части второго уравнения на
2\cdot (-3)=-6.
Получим
\syst{2x-3y=1,\\xy=2\\}~\Leftrightarrow~\syst{2x+(-3y)=1,\\2x\cdot(-3y)=-12.\\}
Решим квадратное уравнение с корнями
2x
и
(-3y)\colon
t^{2}-t-12=0~\Leftrightarrow~(t-4)(t+3)=0.
Тогда
\syst{2x-3y=1,\\xy=2\\}~\Leftrightarrow{}
\sovok{\syst{2x=4,\\-3y=-3,\\}\\\syst{2x=-3,\\3y=4\\}\\}~\Leftrightarrow{}
\sovok{\syst{x=2,\\y=1,\\}\\\syst{x=-\frac{3}{2},\\y=-\frac{4}{3}.\\}\\}
Ответ:
(2;1),
\left(-\frac{3}{2}; -\frac{4}{3}\right).
Пример 9.  Решите систему уравнений
\syst{x^2+y^2=17,\\x+xy+y=9.\\}
Решение. Обозначим
x+y=a,
xy=b.
Получим
\syst{a^2-2b=17,\\a+b=9\\}~\Leftrightarrow{}
\syst{a^2-2(9-a)=17,\\b=9-a\\}~\Leftrightarrow{}
\syst{a^2+2a-35=0,\\b=9-a\\}~\Leftrightarrow{}
\sovok{\syst{a=5,\\b=4,\\}\\\syst{a=-7,\\b=16.\\}\\}
Следовательно,
\syst{x^2+y^2=17,\\x+xy+y=9\\}~\Leftrightarrow{}
\sovok{\syst{x+y=5,\\xy=4,\\}\\\syst{x+y=-7,\\xy=16\\}\\}~\Leftrightarrow{}
\sovok{\syst{x=1,\\y=4,\\}\\\syst{x=4,\\y=1.\\}\\}
Система
\syst{x+y=-7,\\xy=16\\}
решений не имеет (дискриминант соответствующего квадратного уравнения
t^{2}+7t+16=0
отрицателен).
Ответ:
(1;4),
(4;1).

Уравнение окружности

Рассмотрим окружность радиуса
R
с центром в начале координат. Если точка
M(x;y)
лежит на этой окружности, то
x^{2}+y^{2}=R^{2}.
Верно и обратное: если числа
x
и
y
удовлетворяют уравнению
x^{2}+y^{2}=R^{2},
то точка
M(x;y)
принадлежит исходной окружности. В таком случае говорят, что
x^{2}+y^{2}=R^{2}~\tire
уравнение окружности.
Если центр окружности радиуса
R
имеет координаты
(a;b),
то её уравнение имеет вид
(x-a)^{2}+(y-b)^{2}=R^{2}.
Рассмотрим систему двух уравнений, одно из которых — уравнение прямой, а второе — уравнение окружности. Например:
\syst{(x-2)^2+(y-1)^2=25,\\4x-3y=5.\\}
Решив эту систему методом подстановки, получим два решения:
x=5,
y=5
и
x=-1,
y=-3.
Это значит, что прямая и окружность имеют ровно две общие точки (пересекаются в двух точках):
(5;5)
и
(-1;-3).
Таким образом, мы решили систему уравнений и дали геометрическое истолкование решения.

Задачи

31.1. Решите системы уравнений:
\mbox{а)}~~\syst{9x^2-4y^2=0,\\x+y=5;\\}~~
\mbox{б)}~~\syst{5x^2-xy-2y^2=2,\\2x-y=1;\\}~~
\mbox{в)}~~\syst{2x^2-3xy=0,\\2x+3y=1;\\}~~
\mbox{г)}~~\syst{x^2-y^2+x+y=12,\\x-y=2;\\}~~
\mbox{д)}~~\syst{2x^2-y^2-x+y+1=0,\\4x^2-y^2=0.\\}
31.2. Решите системы уравнений:
\mbox{а)}~~\syst{\frac{x}{y}+\frac{y}{x}=\frac{10}{3},\\x+y=16;\\}~~
\mbox{б)}~~\syst{\frac{x-y}{x}-\frac{x}{x-y}=\frac{8}{3},\\5x+y-3=0;\\}~~
\mbox{в)}~~\syst{x^2+y=y^2+x,\\y^2+x=6;\\}~~
\mbox{г)}~~\syst{y^2-xy=-12,\\x^2-xy=28;\\}~~
\mbox{д)}~~\syst{(x-y)xy=30,\\(x+y)xy=120;\\}~~
\mbox{е)}~~\syst{5x^2-3xy-2y^2=0,\\3x^2+2xy+y^2=6;\\}~~
\mbox{ж)}~~\syst{2x^2+y^2=6,\\3x^2+2xy-y^2=3;\\}~~
\mbox{з)}~~\syst{x^2+2xy-3y^2=12,\\2x^2-5xy+3y^2=6.\\}
31.3. Решите системы уравнений:
\mbox{а)}~~\syst{x+y=10,\\xy=24;\\}~~
\mbox{б)}~~\syst{x+y=3,\\x^2+y^2=29;\\}~~
\mbox{в)}~~\syst{x+y+\frac{x}{y}=9,\\\frac{(x+y)x}{y}=20;\\}~~
\mbox{г)}~~\syst{x^2-xy+y^2=7,\\x+y=5;\\}~~
\mbox{д)}~~\syst{x^2+y^2=20,\\xy=8;\\}~~
\mbox{е)}~~\syst{x+y+xy=5,\\x^2+y^2+xy=7;\\}~~
\mbox{ж)}~~\syst{x^3+y^3=35,\\x+y=5;\\}~~
\mbox{з)}~~\syst{x^3+y^3=7,\\xy(x+y)=-2;\\}~~
\mbox{и)}~~\syst{x^2y+xy^2=6,\\xy+x+y=5;\\}~~
\mbox{к)}~~\syst{x^2+y^2=34,\\x+y+xy=23;\\}~~
\mbox{л)}~~\syst{x+y+xy=7,\\x^2+y^2+xy=13;\\}~~
\mbox{м)}~~\syst{x^3+y^3=19,\\x^2y+xy^2=-6;\\}~~
\mbox{н)}~~\syst{x^4+x^2y^2+y^4=91,\\x^2+xy+y^2=13;\\}~~
\mbox{о)}~~\syst{x^4+y^4=17,\\x^2+y^2=5;\\}~~
\mbox{п)}~~\syst{x^2+y^2-x-y=102,\\xy+x+y=69;\\}~~
\mbox{р)}~~\syst{10(x^4+y^4)=-17(x^3y+xy^3),\\x^2+y^2=5;\\}~~
\mbox{с)}~~\syst{9(x^4+y^4)=17(x+y)^2,\\3xy=-2(x+y).\\}
31.4. а) Докажите, что для любого натурального
n
степенную сумму
x^{n}+y^{n}
можно представить в виде многочлена от элементарных симметрических многочленов.
б) Докажите, что любой симметрический многочлен
F(x;y)
можно представить в виде многочлена от элементарных симметрических многочленов.
31.5. Изобразите на координатной плоскости множество точек, координаты которых удовлетворяют следующему условию:
\mbox{а)}~~\syst{x^2+y^2\le16,\\x+y\ge0;\\}~~
\mbox{б)}~~\syst{x^2+y^2\le36,\\|x|+|y|\ge6;\\}~~
\mbox{в)}~~\syst{x^2+y^2\le5,\\xy\ge2;\\}~~
\mbox{г)}~~\syst{1\le(x-4)^2+(y+3)^2\le25,\\|x-y|\le1;\\}~~
\mbox{д)}~~\syst{(|x|-2)^2+(|y|-2)^2\ge4,\\|x|+|y|\le2.\\}
31.6. Найдите все значения
c
при каждом из которых следующая система уравнений имеет ровно одно решение:
\mbox{а)}~~\syst{x^2+y^2=16,\\2x+y=c;\\}~~
\mbox{б)}~~\syst{x^2+y^2-2cx=9-c^2,\\(x+4)^2=(5-y)(5+y).\\}
31.7. Найдите все значения
c
при каждом из которых следующая система уравнений имеет ровно два решения:
\mbox{а)}~~\syst{x^2+y^2=4,\\|x-y|=c;\\}~~
\mbox{б)}~~\syst{x^2+y^2=25,\\y-c|x|=13;\\}~~
\mbox{в)}~~\syst{x^2+y^2=8,\\xy=c;\\}~~
\mbox{г)}~~\syst{x^2+y^2=c^2,\\3x-4|y|=-3;\\}~~
\mbox{д)}~~\syst{(x-c)^2+y^2=50,\\x+|y|=13;\\}~~
\mbox{е)}~~\syst{x^2+y^2-2c(x+y)=9-2c^2,\\|x+y|=3.\\}
31.8. Составьте уравнение прямой, касающейся двух парабол:
y=x^2-10x+27
и
y=-x^2+6x-13.

Дополнительные задачи

31.9. Решите системы уравнений:
\mbox{а)}~~\syst{10x^2+5y^2-2xy-38x-6y+41=0,\\3x^2-3y^2+5xy-17x-6y+20=0;\\}~~
\mbox{б)}~~\syst{x^2y^2-2x+y^2=0,\\2x^2-4x+3+y^3=0;\\}~~
\mbox{в)}~~\syst{x^2y+y+xy^2+x=18xy,\\x^4y^2+y^2+x^2y^4+x^2=208x^2y^2.\\}
31.10. Решите системы уравнений:
\mbox{а)}~~\syst{xy=x+y-z,\\xz=2(x-y+z),\\yz=3(y-x+z);\\}~~
\mbox{б)}~~\syst{x^2-y^2+z=\frac{8}{xy},\\y^2-z^2+x=\frac{8}{yz},\\z^2-x^2+y=\frac{8}{xz};\\}~~
\mbox{в)}~~\syst{4xy+y^2+2z^2=-3,\\4zx+x^2+2z^2=1,\\8yz+y^2+2z^2=1;\\}~~
\mbox{г)}~~\syst{y^3-9x^2+27x-27=0,\\z^3-9y^2+27y-27=0,\\x^3-9z^2+27z-27=0;\\}~~
\mbox{д)}~~\syst{x+y+z=1,\\xy+yz+xz=-4,\\x^3+y^3+z^3=1;\\}~~
\mbox{е)}~~\syst{x+y+z=2,\\x^2+y^2+z^2=6,\\x^3+y^3+z^3=8;\\}~~
\mbox{ж)}~~\syst{y+2=(3-x)^3,\\(2z-y)(y+z)=9+4y,\\x^2+z^2=4x,\\z\ge0;\\}~~
\mbox{з)}~~\syst{x^2+6y-z^2=-6,\\y^2+4x+z=-4,\\7x-11y+2z(z+1)=4.\\}
31.11. Решите систему уравнений
\syst{x^2+[y]=10,\\y^2+[x]=13,\\}
где
[x]
и
[y]~\tire
целые части чисел
x
и
y.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 32. Исследование функции с помощью производной

32.1. Найдите промежутки возрастания и убывания, точки максимума и минимума, а также постройте графики функций:
\mbox{а)}~~y=2x^{3}+3x^{2}-1;~~
\mbox{б)}~~y=\frac{x^{4}}{2}-4x^{2};~~
\mbox{в)}~~y=x^{4}-10x^{2}+9;~~
\mbox{г)}~~y=2x^{3}-15x^{2}+36x;~~
\mbox{д)}~~y=\frac{x^{5}}{5}-4x^{2};~~
\mbox{е)}~~y=\frac{2}{1+x^{2}};~~
\mbox{ж)}~~y=\frac{x}{x^{2}+1};~~
\mbox{з)}~~y=-\frac{5}{x^{2}-4x+5};~~
\mbox{и)}~~y=x^{2}+\frac{1}{x};~~
\mbox{к)}~~y=x+\frac{4}{x^{2}};~~
\mbox{л)}~~y=\frac{x^{2}-1}{x^{2}+1};~~
\mbox{м)}~~y=\frac{(x-2)^{2}}{x^{2}+4};~~
\mbox{н)}~~y=\frac{x^{2}-4x}{x^{2}-4x+8};~~
\mbox{о)}~~y=\frac{x+2}{x^{2}-9};~~
\mbox{п)}~~y=\frac{1-x}{(x-2)^{3}};~~
\mbox{р)}~~y=\frac{x^{2}+2x}{x-1};~~
\mbox{с)}~~y=\frac{x^{2}}{x^{3}-1};~~
\mbox{т)}~~y=\frac{(x-3)^{2}}{x^{2}};~~
\mbox{у)}~~y=\ln^{2}x;~~
\mbox{ф)}~~y=x\ln^{2}x;~~
\mbox{х)}~~y=\frac{\ln^{2}x}{x};~~
\mbox{ц)}~~y=\frac{x}{\ln x};~~
\mbox{ч)}~~y=\frac{x^{2}}{\ln x};~~
\mbox{ш)}~~y=\frac{1}{x\ln x};~~
\mbox{щ)}~~y=(x-1)e^{3x};~~
\mbox{э)}~~y=xe^{-3x};~~
\mbox{ю)}~~y=(x+1)e^{2x}.
32.2. Исследуйте на экстремум функцию: 
\mbox{а)}~~y(x)=\sqrt{2x^{2}-x+2};~
\mbox{б)}~~y(x)=(2x-1)e^{3x}.
32.3. Найдите наименьшее и наибольшее значения функции
y(x)=2x^{3}-3x^{2}-36x+10
на отрезке
[-5;4].
32.4. Найдите наибольшее значение функции
y(x)=x^{3}-\frac{4|x|}{3}
на отрезке
[-1{,}1;+1{,}1].
32.5. Найдите точки минимума функции
y(x)=x^{3}-2x|x-2|,
заданной на отрезке
[0;3],
и её наибольшее значение на этом отрезке.
32.6. Найдите наименьшее значение функции
y(x)=x+\frac{4}{(x-2)^{2}}
на отрезке
[0;5].
32.7. Найдите наименьшее значение функции
y(x)=-\frac{1}{(x^{2}-1)^{2}}
на отрезке
\left[-\frac{1}{2};3\right].
32.8. Найдите наибольшее и наименьшее значения функции
y=x^{2}-5|x+1|-2
на отрезке
[-3;3].
32.9. Найдите наименьшее значение функции
f(x)=-|2x^{3}+15x^{2}+36x-30|
на отрезке
[-3;2].
32.10. Найдите наибольшее и наименьшее значения функции
y=|x^{2}+x|+|x^{2}-3x+2|
на отрезке
\left[-\frac{1}{2};\frac{3}{2}\right].
32.11. Найдите наибольшее значение функции
y(x)=5\cos x-\cos5x
на отрезке
\left[-\frac{\pi}{4};\frac{\pi}{4}\right].
32.12. Найдите наибольшее значение функции
y(x)=\frac{x}{2}+\sin^{2}x
на отрезке
\left[-\frac{\pi}{2};\frac{\pi}{2}\right].
32.13. Найдите наименьшее значение функции
y=1+4\sin x-2x
на отрезке
[0;\pi].
32.14. Найдите наибольшее и наименьшее значение функции
f(x)=24x-\cos12x-3\sin8x
на отрезке
\left[-\frac{\pi}{6};\frac{\pi}{6}\right].
32.15. Найдите наименьшее значение функции
y(x)=x\ln x-x\ln5
на отрезке
[1;5].
32.16. а) Найдите наименьшее значение функции
f(x)=x+\ln\frac{1}{x-2}
при
x\gt2.
б) Найдите наименьшее значение функции
f(x)=e^{2x}-2x.
32.17. Найдите наибольшее и наименьшее значения функции
y(x)=\sin^{2}x+\cos x-\frac{1}{2}.
32.18. Найдите точки минимума функции
f(x)=\sqrt{3}\cos\frac{x}{2}+\sin\frac{x}{2}-\frac{x-3}{2}.
32.19. Найдите все точки максимума функции
f(x)=x^{2}(2\sin2x-4\cos2x)+x(4\sin2x+2\cos2x)+9\sin2x-18\cos2x.
32.20. Найдите наименьшее значение функции
y=\frac{2x^{2}+x+1}{3x^{2}-x+2}.
32.21. Найдите наименьшее значение функции
F(x)=(x-2)(4+(x-1)(x-4))(x-3).
32.22. Найдите максимум и минимум функции
f(x)=\frac{3x+1}{(3x+1)^{2}+1}.
32.23. а) Найдите все значения
x,
для каждого из которых функция
f(x)= 6\cos^{2}x+6\sin x-2
принимает наибольшее значение.
б) Найдите все значения
x,
для каждого из которых функция
f(x) =3\sin^{2}x-2\cos x+\cos^{2}x-4
принимает наибольшее значение.
32.24. Найдите наименьшее из расстояний от точки
M
с координатами
(0;-2)
до точек
(x;y)
таких, что
y=\frac{16}{\sqrt{3}x^{3}}-2,
x\gt0.
32.25. Докажите, что для функции
f(x)=\sin x\cdot \sin 2x
на отрезке
[-\pi;\pi]
справедливо неравенство
\max f(x) \lt 0{,}77.
32.26. На графике функции
y(x)=x^{3}-3x^{2}-7x+6
найдите все точки, касательная в каждой из которых к этому графику отсекает от положительной полуоси
Ox
вдвое меньший отрезок, чем от отрицательной полуоси
Oy.
Определите длины отсекаемых отрезков.
32.27. Найдите уравнение прямой, проходящей через точку с координатами
\left(\frac{1}{2};2\right),
касающейся графика функции
y(x)=-\frac{x^{2}}{2}+2
и пересекающей в двух различных точках график функции
y(x)=\sqrt{4-x^{2}}.
32.28. Найдите уравнение прямой, проходящей через точку с координатами
(1;3),
касающуюся графика функции
y(x)=8\sqrt{x}-7
и пересекающей в двух различных точках график функции
y(x)=x^{2}+4x-1.
32.29. Найдите координаты точек пересечения с осью
Ox
тех касательных к графику функции
y(x)=\frac{x+1}{x-3},
которые образуют угол
\frac{3\pi}{4}
с осью
Ox.
32.30. Найдите координаты точек пересечения с осями координат тех касательных к графику функции
y(x)=\frac{2x-3}{x+3},
у которых угловой коэффициент равен 9.
32.31. К параболе
y=4-x^{2}
в точке с абсциссой
x_{0}=1
проведена касательная. Найдите точку пересечения этой касательной с осью
Oy.
32.32. На координатной плоскости рассматриваются всевозможные треугольники
ABC,
у каждого из которых
\angle ACB=90^{\circ },
вершина
A
имеет координаты
(-5;0),
вершина
C
лежит на отрезке
[0;5]
оси
Ox,
а вершина
B
лежит на параболе
y=5x-x^{2}.
Какие координаты должна иметь вершина
B,
чтобы площадь треугольника была наибольшей?
32.33. Касательная к графику функции
y(x)=\frac{1}{x^{2}}
такова, что абсцисса
c
точки касания принадлежит отрезку
[4,5].
При каком значении
c
площадь треугольника, ограниченного этой касательной, осью
Ox
и вертикальной прямой
x=1,
будет наибольшей? Чему равна эта наибольшая площадь?
32.34. Вычислите площадь треугольника, ограниченного осями координат и касательной к графику функции
y(x)=\frac{x}{2x-1}
в точке с абсциссой
x_{0}=1.
32.35. Найдите уравнения тех касательных к графику функции
f(x) = \sqrt{1-2x^{2}},
каждая из которых вместе с осями координат ограничивает треугольник площади
\frac{1}{\sqrt{2}}.
32.36. Найдите уравнения тех касательных к графику функции
f(x) = \frac{x^{2}+1}{x},
каждая из которых вместе с осями координат ограничивает треугольник площади 2.
32.37. К графику функции
y(x)=-8x-x^{2}
проводятся две касательные в точках с абсциссами
x_{0}=-6
и
x_{1}=1.
Найдите площадь треугольника, образованного осью ординат и этими двумя касательными.
32.38. а) Найдите координаты точки пересечения двух касательных, проведённых к графику функции
y(x)=\cos (\pi x)\colon
первая в точке с абсциссой
x=\frac{1}{6},
а вторая в точке с абсциссой
x=\frac{7}{6}.
б) Найдите координаты точки пересечения двух касательных, проведённых к графику функции
y(x)=\frac{3x+1}{2x-1}\colon
первая в точке с абсциссой
x=-1,
а вторая в точке с абсциссой
x=3.
32.39. На координатной плоскости рассматривается прямоугольник
ABCD,
у которого сторона
AB
лежит на оси ординат, вершина
C
лежит на параболе
y=x^{2}-4x+3,
вершина
D
лежит на параболе
y=-x^{2}+2x-2,
а абсцисса вершины
D
принадлежит отрезку
\left[\frac{4}{5}; \frac{3}{2}\right].
Какое значение должна иметь абсцисса вершины
D,
чтобы площадь прямоугольника
ABCD
была наибольшей?
32.40. Найдите все значения
x
из интервала
\left(0;\frac{\pi}{2}\right),
при которых производная функции
f(x)=\sin x\cdot\sin{}\left(\frac{\pi}{2}-x\right) \cdot \left(\sin {}\left(\frac{\pi}{2}-x\right)-\sin x\right)
равна нулю.
32.41. Найдите площадь треугольника, образованного осью ординат и двумя касательными, проведёнными из точки
A(-1;0)
к графику функции
y=x^{2}+4x+7.
32.42. Найдите координаты точки, лежащей на прямой
3x-5y=17
и наименее удалённой от начала координат.
32.43. Найдите координаты точки, лежащей на графике функции
y=1+\cos x
при
0\le x\le\pi
и наименее удалённой от прямой
x\sqrt{3}+2y+4=0.
32.44. Найдите такое значение
x
из промежутка
-1\le x\le2,
что точка с абсциссой
x
и ординатой
y=\sqrt{4-2x-\frac{x^{2}}{2}+\frac{x^{3}}{3}}
удалена на наименьшее расстояние от начала координат.
32.45. Найдите точку графика функции
y=x^{2}+\frac{1}{2},
ближайшую к точке
\left(\frac{1}{4};1\right).
32.46. Стороны треугольника лежат на осях координат и на касательной к графику функции
y=x^{2}+2x+1
в точке, абсцисса
a
которой удовлетворяет условию
-\frac{1}{2}\le a\le 0.
Найдите значение
a,
при котором площадь треугольника будет наибольшей.
32.47. Вычислите площадь и периметр треугольника, образованного осями координат и касательной, проведённой к графику функции
y=a\sin x
(a\gt0)
в точке
x_{0}=-\frac{4\pi}{3}.
32.48. Рассматриваются всевозможные трапеции, вписанные в окружность радиуса
R,
такие, что центр окружности лежит внутри трапеции, а одно из оснований равно
R\sqrt{3}.
Найдите боковую сторону той из этих трапеций, которая имеет наибольшую площадь.
32.49. Рассматриваются всевозможные прямоугольные параллелепипеды, основания которых являются квадратами, а каждая из боковых граней имеет периметр, равный 6. Найдите среди них параллелепипед с наибольшим объёмом и вычислите величину этого объёма.
32.50. Найдите высоту и радиус основания конуса наибольшего объёма, вписанного в шар радиуса
R.
32.51. Найдите высоту и радиус основания наибольшего объёма, вписанного в шар радиуса
R.
32.52. Найдите высоту и радиус основания цилиндра наибольшего объёма, вписанного в конус с радиусом основания
R
и высотой
2R,
так, что основание цилиндра лежит в плоскости основания конуса.
32.53. Найдите высоту и радиус основания конуса наибольшего объёма, окружность основания которого лежит на сфере радиуса
R
и вершина которого совпадает с центром сферы.
32.54. В конусе расположены два шара единичного радиуса, касающиеся основания конуса в точках, симметричных относительно центра основания. Каждый из шаров касается боковой поверхности конуса и другого шара. Найдите величину угла между образующей конуса и основанием, при котором объём конуса наименьший.
32.55. Из заготовки, имеющей форму круглого цилиндра с диаметром основания 20 и высотой
h,
вытачивается шар с диаметром
h.
При каком значении
h
объём удаляемой части заготовки максимален?
32.56. В правильной четырёхугольной пирамиде расположены два одинаковых шара радиуса
r,
центры которых находятся на оси симметрии пирамиды. Один из шаров касается всех боковых граней пирамиды, а другой — основания пирамиды и первого шара. Найдите высоту пирамиды, при которой объём пирамиды наименьший.
32.57. В две бочки были налиты растворы соли, причём в первую бочку налито 16 кг, а во вторую — 25 кг. Оба раствора разбавили водой так, что процентное содержание соли уменьшилось в
m
раз в первой бочке и в
n
раз во второй. О числах
m
и
n
известно только, что
mn = m+n+3.
Найдите наименьшее количество воды, которое могло быть долито в обе бочки вместе.
32.58. Найдите все значения параметра
a,
при каждом из которых функция
y(x)=8ax-a\sin6x-7x-\sin5x
возрастает и не имеет критических точек на всей прямой.
СВЕРНУТЬ ↑

Часть 33. Целочисленные задачи

33.1. После деления некоторого двузначного числа на сумму его цифр в частном получается 7 и в остатке 6. После деления этого же двузначного числа на произведение его цифр в частном получается 3 и в остатке 11. Найдите это двузначное число.
33.2. Остаток от деления некоторого числа
n
на 6 равен 4, остаток от деления
n
на 15 равен 7. Чему равен остаток от деления
n
на 30?
33.3. Найдите все целые
n,
удовлетворяющие неравенству
\log_{2\cos \frac{2\pi}{7}-n+8} \frac{\sqrt{n+5}-1}{\sqrt{10-n}} \ge 0.
33.4. Найдите все целочисленные решения системы
\syst{7889x^{3}=2875y^{3},\\|y|\le8.\\}
33.5. Сумма трёх целых положительных чисел больше, чем их произведение, а сумма двух из этих чисел равна 33. Найдите все такие числа.
33.6. Сумма квадратов четырех целых положительных чисел больше, чем половина квадрата их произведения, а сумма первых степеней этих чисел равна 42. Найдите все такие числа.
33.7. Найдите все целые числа
n
и
m,
для которых
3n^{2}+2nm=11
и
n+2m\ge10.
33.8. Найдите все пары целых чисел
m
и
n,
удовлетворяющих уравнению
m^{2}+amn-bn^{2}=0,
где
a=1743^{50},
b=1995^{100}.
33.9. Найдите все целочисленные решения уравнения:
а) 
42x^{2}-3xy-2y^{2}=7;
  
б) 
2x^{2}y^{2}+y^{2}-6x^{2}-12=0.
33.10. Определите, сколько точек с целочисленными координатами находится внутри криволинейной трапеции, образованной осью абсцисс, прямыми
x=50,
x=244
и графиком функции
y(x)=\log_{3}(x+1).
Точки, лежащие на границе указанной криволинейной трапеции, не учитывать.
33.11. Найдите все значения параметра
a,
при которых неравенство
16^{x}\lt30\cdot4^{x}-a
не имеет ни одного целочисленного решения.
33.12. Найдите все целые значения
m,
при каждом из которых система уравнений
\syst{x^{2}-4(2x-2-2m-m^{2})=y(8-2x-y),\\ x^{2}-12x+40+y(y-2x+12)=4m(m+1)\\}
имеет решения. При найденных значениях
m
решите эту систему.
33.13. Найдите все пары целых чисел
m
и
n,
удовлетворяющие одновременно двум неравенствам
m^{2}+n^{2}\lt16m-22n-171
и
30m-n^{2}\gt252+14n+m^{2}.
33.14. Решите уравнение в целых числах:
15x^{2}y^{2}-8yx^{2}+28y^{2}x+x^{2}+5y^{2}-38xy+8x-24y+16=0.
33.15. Найдите все значения параметра
c,
при каждом из которых число целочисленных решений неравенства
x^{2}-3x+3|x+c|+c\le0
максимально.
33.16. Найдите все значения
a,
при каждом из которых существует единственная пара целых чисел
x,
y,
удовлетворяющая уравнению
-15x^{2}+11xy-2y^{2}=7
и двум неравенствам
x\lt y,
2a^{2}x+3ay\lt0.
33.17. На заводе было несколько одинаковых прессов, штампующих детали, и завод выпускал 6480 деталей в день. После реконструкции все прессы заменили на более производительные, но также одинаковые, а их количество увеличилось на три. Завод стал выпускать в день 11 200 деталей. Сколько прессов было первоначально?
33.18. Совокупность
A
состоит из различных натуральных чисел. Количество чисел в
A
больше семи. Наименьшее общее кратное всех чисел из
A
равно 210. Для любых двух чисел из
A
их наибольший общий делитель больше единицы. Произведение всех чисел из
A
делится на 1920 и не является квадратом никакого целого числа. Найдите числа, из которых состоит
A.
33.19. Найдите все
x\in[-3;1],
для которых неравенство
x\cdot\left(\pi(x+1)-4\arctg(3m^{2}+12m+11)\right)\gt0
выполняется при всех целых
m.
33.20. Найдите все тройки целых чисел
x,
y,
z,
удовлетворяющих неравенству
\log_{2}(2x+3y-6z+3)+\log_{2}(3x-5y+2z-2)+ \log_{2}(2y+4z-5x+2)\gt z^{2}-9z+17.
33.21. Найдите все натуральные трёхзначные числа, каждое из которых обладает следующими двумя свойствами:
— первая цифра числа в 3 раза меньше последней его цифры;
— сумма самого числа с числом, получающимся из него перестановкой второй и третьей его цифр, делится на 8 без остатка.
33.22. Найдите все действительные числа
p,
при которых существует единственное действительное число
x,
удовлетворяющее следующим условиям:
\syst{\tg(\pi x)=0,\\(5x+25p+19)(2p-13-4x)\gt0.\\}
33.23. Найдите все целые положительные решения уравнения
2x^{2}-2xy+x+3y=36.
33.24. Найдите все целочисленные решения уравнения
14x^{4}-5y^{4}-3x^{2}y^{2}+82y^{2}-125x^{2}+51=0.
33.25. Найти все целые корни уравнения
\cos{\left(\frac{\pi}{8}\left(3x-\sqrt{9x^{2}+160x+800}\right)\right)}=1.
33.26. Найдите все действительные значения
\alpha,
для каждого из которых существуют четыре целых числа
(x,
y,
u,
v),
удовлетворяющие равенствам:
\syst{x^{2}+y^{2}=(111-\alpha)(\alpha-89),\\ 50(u^{2}-v^{2})=\alpha(15u+5v-\alpha).\\}
33.27. Найдите все тройки чисел
x,
y,
z,
удовлетворяющие уравнению
\sqrt{\frac{3x^{2}}{2}-2y^{2}+2z^{2}+10z+6y+\frac{\sqrt{3}x}{2}-17}+ \sqrt{3x^{2}-2\sqrt{3}(\cos\pi y+\cos\pi z)x+4}=0.
33.28. Найдите все общие корни уравнений
\sin\frac{3\pi}{x}-\cos\frac{3\pi}{x}-2\cos5\pi x=0\quad
\mbox{и}\quad\sqrt{3}\sin10\pi x-3\cos10\pi x-\sin\frac{6\pi}{x}=0.
33.29. Найдите все пары
(m;n)
натуральных чисел, меньших 1000, для которых сумма
m^{2}+mn+9n^{2}
делится на
35^{2}.
33.30. Найдите все целочисленные решения
(x;y;z)
уравнения
18(x-1)^{2}=225-y^{2}-6y^{2}z^{2}.
33.31. Натуральные числа
a,
b
и
c,
среди которых нет равных, удовлетворяют условию
\frac{1}{a}+\frac{1}{b}+\frac{1}{c}=\frac{5}{6}.
Найдите все такие числа.
33.32. Найдите все действительные значения параметра
k,
при которых ровно одна точка графика функции
y=2x+(\lg k)\sqrt{\cos(2k\pi x)+2\cos(k\pi x)-3}+1
лежит в области
(2x-7)^{2}+4(y-3)^{2}\le25.
СВЕРНУТЬ ↑