684 подписчика

Школьные задачи / Алгебра / А-27

Задание

Изобразите на плоскости множество точек, координаты которых соответствуют требованию:

|y| ≤ sin²x + 1

Решение

Для решения задачи построим сначала график функции

y = sin²x + 1

Проведём с её выражением следующие преобразования:

y = sin²x + 1 = ½ – ½·cox 2x + 1 = ³/₂ – ½·cox 2x

Построение графика y = – ½·cox 2x было рассмотрено ранее при разборе решения задачи А-25. Если его «поднять» на полторы единицы вверх, то как раз получится график y = sin²x + 1 (рис. 1).

Рис. 1.
Рис. 1.

Рассмотрим два варианта: когда y ≥ 0 и когда y < 0.

1) y ≥ 0

Тогда |y| = y и исходное неравенство запишется в виде

y ≤ ³/₂ – ½·cox 2x

Данному неравенству удовлетворяет область, содержащая все точки, расположенные не выше графика функции y = ³/₂ – ½·cox 2x, а с учётом требования y ≥ 0 это будут точки только первого и второго квадрантов, лежащие не ниже оси абсцисс. Иными словами, это будут точки, координаты которых удовлетворяют системе неравенств (рис. 2):

Задание Изобразите на плоскости множество точек, координаты которых соответствуют требованию: |y| ≤ sin²x + 1 Решение Для решения задачи построим сначала график функции y = sin²x + 1 Проведём с её...-2
Рис. 2.
Рис. 2.

2) y < 0

В этом случае |y| = – y и

y ≤ ³/₂ – ½·cox 2x или y ≥ –(³/₂ – ½·cox 2x)

Последнему неравенству удовлетворяют все точки, расположенные не ниже графика функции y = –(³/₂ – ½·cox 2x) (или равнозначной ей y = –(sin²x + 1) ), который представляет собой зеркально отражённый «вниз» относительно оси абсцисс график y = ³/₂ – ½·cox 2x. При этом (из-за того, что требование y < 0 является строгим неравенством) сами точки будут находиться под осью абсцисс (рис. 3).

Рис. 3.
Рис. 3.

Ответом в задаче будет объединение двух получившихся областей – искомым множеством является бесконечная фигура, внешне напоминающая профиль известной сладости «чурчхела».

Ответ

Задание Изобразите на плоскости множество точек, координаты которых соответствуют требованию: |y| ≤ sin²x + 1 Решение Для решения задачи построим сначала график функции y = sin²x + 1 Проведём с её...-5

Комментарий

Отталкиваясь от результата рассмотренной выше задачи, можно сформулировать общее правило для решения подобных упражнений: множество точек, координаты которых соответствуют условию |y| ≤ f(x), представляет собой фигуру, заключённую между линиями графика уравнения
|
y| = f(x) (алгоритм построения такого графика был рассмотрен в комментарии к задаче А-25).

С учётом этого правила можно предложить целый ряд усложнённых версий задач А-11, А‑16, А-17, А-18, А-19, А-20, А-21 и А-22. Например, решение модифицированного упражнения А-11 (изобразить множество точек, координаты которых удовлетворяют требованию |y| ≤ sin x ) будет выглядеть так:

Задание Изобразите на плоскости множество точек, координаты которых соответствуют требованию: |y| ≤ sin²x + 1 Решение Для решения задачи построим сначала график функции y = sin²x + 1 Проведём с её...-6

Для остальных усложнённых вариантов указанных задач условия выражаются следующими неравенствами:

Задание Изобразите на плоскости множество точек, координаты которых соответствуют требованию: |y| ≤ sin²x + 1 Решение Для решения задачи построим сначала график функции y = sin²x + 1 Проведём с её...-7
Задание Изобразите на плоскости множество точек, координаты которых соответствуют требованию: |y| ≤ sin²x + 1 Решение Для решения задачи построим сначала график функции y = sin²x + 1 Проведём с её...-8
Задание Изобразите на плоскости множество точек, координаты которых соответствуют требованию: |y| ≤ sin²x + 1 Решение Для решения задачи построим сначала график функции y = sin²x + 1 Проведём с её...-9
Задание Изобразите на плоскости множество точек, координаты которых соответствуют требованию: |y| ≤ sin²x + 1 Решение Для решения задачи построим сначала график функции y = sin²x + 1 Проведём с её...-10

В случае каждой из перечисленных здесь задач, где фигурирует дробная часть числа {x}, и с учётом комментария к заданию А-25 получается своя мини-серия, представляющая ряд последовательно усложняющихся упражнений. Так, например, в случае А-17 это такая группа:

а) построить график функции: y = |{x} – ½|

Задание Изобразите на плоскости множество точек, координаты которых соответствуют требованию: |y| ≤ sin²x + 1 Решение Для решения задачи построим сначала график функции y = sin²x + 1 Проведём с её...-11

б) построить график уравнения: |y| = |{x} – ½| (или равносильного ему
y² = ({x} – ½)², разбор решения опубликован отдельно в виде задачи А-24)

Задание Изобразите на плоскости множество точек, координаты которых соответствуют требованию: |y| ≤ sin²x + 1 Решение Для решения задачи построим сначала график функции y = sin²x + 1 Проведём с её...-12

в) изобразить на плоскости множество точек, координаты которых соответствуют требованию: |y| ≤ |{x} – ½|

Задание Изобразите на плоскости множество точек, координаты которых соответствуют требованию: |y| ≤ sin²x + 1 Решение Для решения задачи построим сначала график функции y = sin²x + 1 Проведём с её...-13

Другие задачи, имеющиеся на канале, можно найти здесь.

Перечень публикаций на канале
Широков Александр2 декабря 2020