Как найти выколотую точку гиперболы на графике

График функции с переменной в знаменателе




График функции с переменной в знаменателе — следующая группа заданий из номера 23 ОГЭ по математике.

Исследование любой функции начинается с нахождения её области определения.

Дробь имеет смысл, если знаменатель отличен от нуля. Следовательно, те значения переменной, при которых знаменатель обращается в нуль, не входят в область определения функции.

В этом случае возможно появление на графике выколотых точек.

Рассмотрим примеры построения графиков функций, содержащих переменную в знаменателе дроби.

1) Постройте график функции

    [ {rm{y = }}frac{{{rm{5x - 8}}}}{{{rm{5x}}^{rm{2}} {rm{ - 8x}}}} ]

и определите, при каких значениях k прямая y=kx имеет с графиком ровно одну общую точку.

Решение:

В знаменателе вынесем за скобки общий множитель x:

    [ {rm{y = }}frac{{{rm{5x - 8}}}}{{{rm{x(5x - 8)}}}} ]

ВАЖНО: прежде чем сократить дробь, следует найти область определения функции!

Дробь имеет смысл, если знаменатель отличен от нуля:

x(5x-8)≠0,

x≠0, x≠8/5.

Область определения функции D(y): x∈(-∞;0)∪(0;8/5)∪(8/5;∞)

(или D(y): x∈R, кроме x=0 и x=8/5).

Теперь сократим дробь на 5x-8:

    [ y = frac{1}{x} ]

y=1/x — функция обратной пропорциональности. Её график — гипербола. Не забываем про выколотую точку: x≠8/5 (0 не входит в область определения функции y=1/x).

Для построения гиперболы возьмём несколько точек (в том числе, выколотую):

    [ frac{x}{y}left| {frac{{ - 2}}{{ - frac{1}{2}}}} right.left| {frac{{ - 1}}{{ - 1}}} right.left| {frac{{ - frac{1}{2}}}{{ - 2}}} right.left| {frac{{frac{1}{2}}}{2}} right.left| {frac{1}{1}} right.left| {frac{{frac{8}{5}}}{{frac{5}{8}}}} right.left| {frac{2}{{frac{1}{2}}}} right. ]

Отмечаем эти точки на координатной плоскости.

Строим гиперболу с выколотой точкой (8/5; 5/8):

grafik-funkcii-s-peremennoj-v-znamenatele

Прямая y=kx имеет с графиком ровно одну общую точку, если она проходит через выколотую точку:

grafik-funkcii-s-x-v-znamenatele

Чтобы найти k, подставляем координаты выколотой точки

(8/5; 5/8)

в формулу y=kx и находим k:

    [ frac{5}{8} = k cdot frac{8}{5} ]

    [ k = frac{5}{8}:frac{8}{5} ]

    [ k = frac{{25}}{{64}} ]

Ответ : 25/64.

2) Постройте график функции

    [ y = 3 - frac{{x + 5}}{{x^2 + 5x}} ]

и определите, при каких значениях m прямая y=m не имеет с графиком общих точек.

Решение:

В знаменателе вынесем за скобки общий множитель

    [ y = 3 - frac{{x + 5}}{{x(x + 5)}} ]

(Не забываем: сначала следует найти область определения функции, и лишь после этого упрощать выражение!)

Ищем область определения функции.

x(x+5)≠0

x≠0; x≠-5;

D(y): x∈(-∞;-5)∪(-5;0)∪(0;∞).

Сокращаем дробь на x+5:

    [ y = 3 - frac{1}{x} ]

— функция обратной пропорциональности. График — гипербола, полученная из гиперболы

    [ y = - frac{1}{x} ]

параллельным переносом на 3 единицы вверх вдоль оси Oy.

Сначала найдём несколько точек для построения графика y=-1/x:

    [ frac{x}{y}left| {frac{{ - 5}}{{frac{1}{5}}}} right.left| {frac{{ - 2}}{{frac{1}{2}}}} right.left| {frac{{ - 1}}{1}} right.left| {frac{{ - frac{1}{2}}}{2}} right.left| {frac{{frac{1}{2}}}{{ - 2}}} right.left| {frac{1}{{ - 1}}} right.left| {frac{2}{{ - frac{1}{2}}}} right. ]

Отметим эти точки на координатной плоскости. Затем каждую из них перенесем на 3 единицы вверх вдоль оси ординат.

Прямая y=0 (ось абсцисс) для гиперболы y=-1/x является асимптотой (то есть прямой, к которой график стремится, но никогда её не достигнет). Асимптоты принято изображать пунктирными линиями. Так как y=0 совпадает с осью Ox, то она изображена сплошной линией. При параллельном переносе на 3 единицы вверх прямая y=0 переходит в прямую y=3. Прямая y=3 — асимптота, поэтому изображаем её пунктиром.

grafik-s-drobyu-oge

Через полученные точки проведём гиперболу y=3-1/x:

grafik-s-drobyu-23

Прямая y=m не имеет с графиком ни одной общей точки, если она проходит через выколотую точку либо совпадает с асимптотой y=3, то есть при m=3,2 и m=3:

grafik-s-drobyu-oge-23

Ответ: 3; 3,2.

3) Постройте график функции

    [ y = frac{{(x^2 + 4)(x + 1)}}{{ - 1 - x}} ]

и определите, при каких значениях k прямая y=kx имеет с графиком ровно одну общую точку.

Решение:

Найдём область определения функции.

-1-x≠0

x≠-1.

D(y):x∈(-∞;-1)∪(-1;∞).

Преобразуем дробь:

    [ y = frac{{(x^2 + 4)(x + 1)}}{{ - (1 + x)}} ]

и сократим её на (x+1):

    [ y = - (x^2 + 4) ]

y=-x²-4 — квадратичная функция. График — парабола ветвями вниз (так как a=-1<0).

График может быть получен из графика функции y=-x² параллельным переносом на 4 единицы вниз вдоль оси Oy (не забываем про выколотую точку! x≠-1):

grafik-funkcii-s-drobyu

Прямая y=kx имеет с графиком ровно одну общую точку, если она проходит через выколотую точку либо если она является касательной к параболе:

grafik-s-drobyu

Значения k в данном случае удобнее искать аналитически, а не с помощью графика.

Прямая y=kx имеет с графиком функции y=-x²-4, где x≠-1 ровно одну общую точку, если система

    [ left{ begin{array}{l} y = - x^2 - 4, \ x ne - 1, \ y = kx \ end{array} right. ]

имеет одно решение.

Приравниваем правые части равенств:

-x²-4=kx

x²+kx+4=0.

Это квадратное уравнение имеет один корень в двух случаях: либо дискриминант равен нулю, либо дискриминант положителен, но один из корней равен -1.

D=b²-4ac=k²-4·1·4=k²-16.

k²-16=0 при k=4 или k=-4.

Если x=-1, подставив это значение в уравнение, найдём k:

(-1)²+k·(-1)+4=0

k=5.

Ответ: -4; 4; 5.

4) Постройте график функции

    [ y = frac{{(x^2 - 4x + 3)(x^2 - x - 2)}}{{x^2 - 2x - 3}} ]

и определите, при каких значениях m прямая y=m имеет с графиком ровно одну общую точку.

Решение:

Формула функции содержит три квадратных трёхчлена. Чтобы разложить каждый из них на множители, решим три квадратных уравнения и воспользуемся теоремой о разложении квадратного трёхчлена на множители.

1)x²-4x+3=0

x1=1; x2=3

x²-4x+3=(x-1)(x-3).

2)x²-x-2=0

x1=-1; x2=2

x²-x-2=(x+1)(x-2).

3)x²-2x-3=0

x1=-1; x2=3

x²-2x-3=(x+1)(x-3).

    [ y = frac{{(x - 1)(x - 3)(x + 1)(x - 2)}}{{(x + 1)(x - 3)}} ]

Ищем область определения функции.

(x+1)(x-3)≠0

x≠-1, x≠3.

D(y): x∈(-∞;-1)∪(-1;3)∪(3;∞).

Сокращаем дробь на (x+1)(x+3):

    [ y = (x - 1)(x - 2) ]

    [ y = x^2 - 3x + 2 ]

-квадратичная функция. График — парабола ветвями вверх (так как a=1>0).

Координаты вершины параболы

    [ x_o = - frac{b}{{2a}} = - frac{{ - 3}}{{2 cdot 1}} = frac{3}{2} = 1,5; ]

    [ y_o = (frac{3}{2})^2 - 3 cdot frac{3}{2} + 2 = frac{9}{4} - frac{9}{2} + 2 = - frac{1}{4} = - 0,25. ]

От вершины — точки (1,5; -0,25) — строим параболу y=x². Поскольку координаты вершины — не целые числа, для построения графика удобно найти дополнительные точки с целыми координатами.

При y=0 (x — 1)(x — 2)=0,

x=1; x=2.

При x=0 y=0²-3·0+2=2.

Находим координаты выколотых точек

При x=-1 y=(-1)²-3·(-1)+2=6,

при x=3 y=3²-3·3+2=2.

grafiki-s-drobyami-oge

Прямая y=m имеет с графиком ровно одну общую точку, если она проходит через одну из выколотых точек либо через вершину, то есть при m=2, m=6 и m=-0,25.

Ответ: -0,25; 2; 6.

       

Для того, чтобы хорошо решать это задание, нужно быть знакомым с построением различных графиков функций, в том числе содержащих модуль. Предлагаю тем, кто неуверенно себя чувствует при решении таких заданий, перейти по ссылкам и изучить (или повторить) данные разделы. Задание С3 связано как с исследованием расположения корней квадратного трехчлена, так и с определением области определения функции, и области ее значений. На конкретных примерах мы попробуем научиться решать различные типы таких заданий.

Задача 1. Построить график функции y=x^2+4 и определить, при каких значениях k график функции y=kx имеет с графиком 1 общую точку. Построить все такие прямые.

графики функ1

Задача о касательных к параболе

Графиком предложенной функции является парабола, ветви которой направлены вверх и вершина, которую подняли вверх на 4 единицы, лежит на оси ординат. Ее координаты (0;4). Второй график — это прямая, проходящая через начало координат, причем ее наклон может меняться (его определяет коэффициент k). Такая прямая только в одном случае имеет с параболой одну общую точку — если является касательной. Причем, поскольку данная парабола симметрична относительно оси ординат, то к ней можно провести две касательных — с точками касания в первом и третьем квадрантах: Чтобы определить, в какой точке прямая коснется параболы, нужно приравнять обе функции: x^2+4=kx

x^2-kx+4=0

Поскольку точка касания — единственная общая точка данных графиков, то дискриминант данного уравнения равен нулю: D=b^2-4ac=k^2-16=0 Откуда k^2=16 и k=pm{4}. Абсциссу точки касания можно найти, если приравнять два уравнения, подставив найденный коэффициент в уравнение прямой: x^2+4=4x и решить это уравнение: x^2-4x+4=0 (x-2)^2=0 Тогда касание произойдет в точке  x=2 и симметричной ей точке x=-2.

Задача 2. Построить график функции y=-delim{|}{x^2-4x+3}{|} и определить, при каких значениях a график функции y=a имеет с графиком три или более общие точки.

графики функ21

График, который подвергнется преобразованиям

графики функ22

Преобразованный график

Строить этот график будем поэтапно: сначала построим график y=x^2-4x+3, затем — график функции y=delim{|}{x^2-4x+3}{|}, и, наконец, искомый — y=-delim{|}{x^2-4x+3}{|}: Парабола с ветвями, направленными вверх, стандартной формы, координаты вершины (2;-1) Теперь построим график y=delim{|}{x^2-4x+3}{|}. Поскольку модуль берется от всего выражения, то, чтобы получить этот график, нужно отразить вверх симметрично относительно оси х все точки, имеющие отрицательную ординату. И, наконец, поставив минус, мы «перевернем» весь график вверх тормашками:

графики функ2

«Опрокидываем» преобразованный график

Осталось выяснить, в каком же случае прямая y=a  — а это прямая, параллельная оси абсцисс —  будет иметь три (или же более) общие точки с графиком построенной нами функции. Прямая показана на рисунке зеленым цветом. Видно, что ниже указанного положения прямая будет иметь только две общие точки с графиком. Если y=-1, то прямая имеет три точки с графиком — пересекает две его ветви и касается вершины. Выше прямая будет иметь четыре точки пересечения с графиком, однако при y=0 точек пересечения уже снова две. Значит, ответ надо записать так: a in[-1;0)

Задача 3. Построить график функции y=delim{|}{x^2+2x-8}{|} и определить, при каких значениях a график функции y=a имеет с ним три и более общие точки.

графики функ31

Исходный график

графики функ32

Окончательный вид

Также построим график в два этапа: саму параболу (координаты ее вершины (-1;-9)), затем отразим всю часть, лежащую ниже оси х, вверх:   Тогда три и более (а именно — четыре) общих точки графики y=delim{|}{x^2+2x-8}{|} и  y=a будут иметь при a in(0;9]

Задача 4. Построить график функции y={lbrace}matrix{2}{1}{{{x+4, x<=1}} {x^2-6x+10, x>1}} и определить, при каких значениях a график функции y=a имеет с ним 2 общие точки.

Из условия ясно, что такой график состоит из двух кусочков. Один из них — прямая, второй — парабола. Первый существует в точке 1 и левее ее, второй — правее этой точки. Нарисуем эти графики:

графики функ4

Кусочная функция

Координаты вершины параболы:  x_0=-{b/2a}=-{-6}/2=3;  y_0=3^2-6(3)+10=1

Красным показаны прямые  y=1 и  y=5 — именно они, и только они, имеют две общие точки с построенным графиком. Ответ:  a=1,  a=5.

 Задача 5. Построить график функции y={x^3-x^2+25x-25}/{x-1} и определить, при каких значениях k график функции y=kx не имеет с графиком общих точек.

Давайте сначала попробуем упростить данное выражение, кроме того, нужно, безусловно, определить область допустимых значений данной функции. ОДЗ: x<>1. Теперь попробуем упростить данное выражение:y={x^3-x^2+25x-25}/{x-1}={x^2(x-1)+25(x-1)}/{x-1}={(x-1)(x^2+25)}/{x-1}=x^2+25

графики функ5

Определение коэффициента наклона касательной

Полученная функция — квадратичная, ее графиком является парабола. Данная парабола симметрична относительно оси y, ее вершина имеет координаты (0; 25). Необходимо заметить, что точка с координатами (1; 26) — выколотая точка (по ОДЗ). Тогда прямая, проходящая через начало координат — а именно таким будет график функции  y=kx, не будет иметь с параболой общих точек в трех случаях: если коэффициент k меньше, чем у касательной, расположенной справа, или он больше, чем у касательной, расположенной слева, или искомая прямая проходит прямо через выколотую точку. Наверное, проще найти каков этот коэффициент именно в третьем случае: так как прямая проходит через начало координат, достаточно подставить координаты нашей выколотой точки в уравнение прямой и найти k26=k*1, откуда k=26. Проверим, не будет ли такая прямая иметь общих точек с параболой. Приравняем y=26x=x^2+25. По сумме коэффициентов это уравнение имеет корень 1, но и второй корень — 25, поэтому такая прямая будет иметь еще одну точку пересечения с параболой. В ответ эту прямую мы не включим. Теперь определим коэффициент наклона касательных, для этого приравняем оба уравнения:  x^2+25=kx, и найдем дискриминант, который должен быть равен нулю при наличии единственной общей точки у двух этих графиков функций: x^2-kx+25=0 D=b^2-4ac=k^2-4*25=0 Откуда k^2=100 и k=pm{10} Абсциссу точки касания можно найти, если приравнять два уравнения, подставив найденный коэффициент в уравнение прямой: x^2+25=10x и решить это уравнение: x^2-10x+25=0 (x-5)^2=0 Тогда касание произойдет в точке  x=5 и симметричной ей точке x=-5. Ответ: k<10,  k>-10.

Задача 6. Построить график функции y={x-3}/{x^2-3x} и определить, при каких значениях a он не имеет общих точек с  графиком функции y=a.

графики функ6

Гипербола с выколотой точкой

Определим ОДЗ функции: x<>0,  x<>3. (Для того, чтобы определить ОДЗ, приравняли знаменатель к нулю и решили данное уравнение). Теперь упростим выражение: y={x-3}/{x(x-3)}=1/x  — видим, что графиком будет обычная гипербола, однако точка x=3 — выколотая точка. В точке x=0 гипербола не существует, оси координат — ее асимптоты (одна из них войдет в ответ). Тогда, если прямая  y=a пройдет через выколотую точку, графики не будут иметь общих точек. Найдем a: для этого определим ординату выколотой точки:  y=1/x=1/3: Ответ:  a=1/3 и a=0.

Задача 7. Построить график функции y={x-1}/{x^2-x} и определить, при каких значениях k график функции y=kx имеет с графиком 1 общую точку.

графики функ7

Подбор коэффициента наклона прямой

Определим ОДЗ функции: x<>0,  x<>1. (Для того, чтобы определить ОДЗ, приравняли знаменатель к нулю и решили данное уравнение). Теперь упростим выражение: y={x-1}/{x(x-1)}=1/x  — видим, что графиком будет обычная гипербола, однако точка x=1 — выколота. В точке x=0 гипербола не существует, оси координат — ее асимптоты. Тогда, если прямая  y=kx пройдет через выколотую точку, графики  будут иметь одну общую точку. Найдем k: для этого подставим в уравнение прямой абсциссу и  ординату выколотой точки:  1=k/1,  k=1: Ответ: k=1

Задача 8. Построить график функции y=x^2-4delim{|}{x}{|}+3 и определить, при каких значениях a график функции y=a имеет с ним 2 общие точки.

графики функ8

Построение функции с модулем

Эта функция — функция типа y=f(delim{|}{x}{|}), и чтобы построить график данной функции, необходимо отразить всю часть графика, расположенную справа от оси х, налево: Тогда, если a=-1, то график y=-1 коснется обеих вершинок нашей «дублированной» параболы, то есть a=-1 — один из ответов. Также, если  a>3, то  y=a пересечет обе ветви параболы, то есть все a>3 нас устраивают. Ответ: a=-1,a>3.

Задача 9. Построить график функции y={(x^2-2x)delim{|}{x}{|}}/{x-2} и определить, при каких значениях c график функции y=c не имеет с ним общих точек.

графики функ9

Кубическая парабола с выколотой точкой

Определим ОДЗ исходной функции: x<>2. Теперь можно упростить выражение: y={{(x^2-2x)}delim{|}{x}{|}}/{x-2}=={{(x(x-2))}delim{|}{x}{|}}/{x-2}=={{x}delim{|}{x}{|}}.

График представлен на рисунке. Не забудем про выколотую точку — это точка с координатами (2;4). Поэтому, если прямая y=c пройдет именно через эту точку, она не  будет иметь  общих точек с полученным нами графиком. Ответ: с=4.

Задача 10. Построить график функции y=delim{|}{x-1}{|}-delim{|}{x+1}{|}+x и определить, при каких значениях k график функции y=kx имеет с ним одну общую точку.

Для того, чтобы построить данный график, необходимо раскрыть модули. С этой целью приравняем подмодульное выражение к нулю, чтобы узнать, в какой точке оно меняет знак: x-1=0 x=1 и x+1=0 x=-1 Нанесем эти точки на числовую прямую и расставим знаки:

графики функций

У нас получились три интервала, на каждом из которых можно теперь раскрыть модули: 1. y=1-x-({-}x-1)+x=x+2, x<=-1 2. y=1-x-x-1+x=-x, -1<=x<=1 3. y=x-1-(x+1)+x=x-2, x>=1 Тогда наша функция — кусочно-линейная: y={lbrace}matrix{3}{1}{{x+2, x<=-1} {-x, -1<=x<=1}{x-1, x>=1}}.

Она выглядит так:

графики функ12

Кусочно-линейная функция

Зеленым цветом показано одно из возможных положений прямой  y=kx. При таком расположении прямой k>1, и может расти бесконечно. Заметим, что крайнее положение прямой — при k=1. При таком коэффициенте наклона она параллельна правой и левой частям графика, и имеет с ним одну точку пересечения — точку (0;0). Точно так же коэффициент наклона может быть и отрицательным. При этом коэффициент k=-1 — не войдет в ответ, так как в этом случае функция y=kx будет иметь общий отрезок с кусочно-линейной функцией, что не соответствует требованиям задачи. Таким образом,

Ответ: k in ({-{infty}};-1)union{[}1;{infty}).

Задача 11. При каких m вершины парабол y=-x^2+4mx-m и y=x^2+2mx-2 расположены по одну сторону от оси х?

Обратим внимание на то, что у двух данных парабол ветви направлены в разные стороны: у первой старший коэффициент отрицателен, а у второй — положителен. Поэтому вершины будут лежать по одну сторону от оси, если одна из них будет иметь точки пересечения с осью х, а другая — нет. Иными словами, дискриминант одного квадратного уравнения должен быть положителен, а другого — отрицателен. Это приводит нас к двум системам неравенств:

графики функ13

Дискриминант и наличие пересечений параболы с осью х

{lbrace}matrix{2}{1}{{D_1>0} {D_2<0}}.

Или же наоборот: {lbrace}matrix{2}{1}{{D_1<0} {D_2>0}}. Эти два случая изображены на рисунке:

Определим дискриминанты обоих квадратных уравнений:

D_1=b^2-4ac=16m^2-4(-1)({-}m)=16m^2-4m

D_1=b^2-4ac=(2m)^2-4(1)(-2)=4m^2+8

Тогда имеем систему неравенств:

{lbrace}matrix{2}{1}{{16m^2-4m>0} {4m^2+8<0}} — решений нет, так как квадрат числа — неотрицателен, и сумма квадрата числа с положительным числом не может быть меньше ноля.

{lbrace}matrix{2}{1}{{16m^2-4m<0} {4m^2+8>0}} — в этой системе второе неравенство всегда соблюдается, решение первого — 4m^2-m<0m(4m-1)<00<m<1/4

Мы рассмотрели один способ решения — с использованием дискриминанта. Есть еще один способ решения такого задания — с помощью координат вершины параболы. Решим последнюю задачу вторым способом.

Нам потребуется определить координаты вершин обеих парабол:

1. x_0=({-}b)/{2a}=({-}4m)/(-2)=2m

y_0=({-}2m)^2+4m*2m-m=4m^2-m

2. x_0=({-}b)/{2a}=({-}m)/2=-m

y_0=({-}m)^2-2m^2-2=-m^2-2

Ординаты вершин должны иметь один знак по условию, тогда имеем систему неравенств:

{lbrace}matrix{2}{1}{{4m^2-m<0} {-m^2-2<0}}

{lbrace}matrix{2}{1}{{4m^2-m>0} {-m^2-2>0}} — вторая система решений не имеет, а именно, нет решений у второго неравенства, поэтому решим первую. Второе неравенство первой системы справедливо всегда, осталось решить неравенство:

{4m^2-m<0}

Решение этого неравенства и есть ответ задачи: 0<m<1/4

До встречи в новых постах, удачи на экзаменах!

График дробно-рациональной функции. Гипербола.

Функция      $y=frac{k}{x}$ .     Гипербола.   Свойства.

Пример 1:          Построить   график   для   функции    $y=frac{1}{x}$,      $fleft(xright)=frac{1}{x}$

  • Вычислим   значения   функции   в   разнознаковых   точках   и   нанесем точки с вычисленными координатами в системе   $XOY$.
  • $x=1$           $fleft(1right)=1$                $x=frac{1}{2}$           $fleft(frac{1}{2}right)=2$               $x=-1$           $fleft(-1right)=-1$                $x=-frac{1}{2}$           $fleft(-frac{1}{2}right)=-2$
  • $x=2$           $fleft(2right)=frac{1}{2}$                $x=frac{1}{4}$           $fleft(frac{1}{4}right)=4$              $x=-2$           $fleft(-2right)=-frac{1}{2}$                $x=-frac{1}{4}$           $fleft(-frac{1}{4}right)=-4$
  • $x=4$           $fleft(4right)=frac{1}{4}$                $x=frac{1}{8}$           $fleft(1right)=8$               $x=-4$           $fleft(-4right)=-frac{1}{4}$                $x=-frac{1}{8}$           $fleft(-frac{1}{8}right)=-8$        .
  • В   системе   координат   укажем   точки   $(1;1)$,   $(2;1/2)$,   $(4;1/4)$,   $(1/2;2)$,   $(1/4;4)$,   $(1/8;8)$,    $(-1;-1)$,   $(-2;-1/2)$,
  • Еще точки:   $(-4;-1/4)$,   $(-1/2;-2)$,     $(-1/4;-4)$,   $(-1/8;-8)$ . По всем   точкам   построим   кривые      график   функции   $y=frac{1}{x}$
  • Функция $y=frac{1}{x}$ не вычисляется при   $x=0$, О.Д.З. $xne0$ .       График имеет разрыв по вертикальной линии $x=0$. Ветви «прижаты» к ней.
  • Ветви графика прижимаются к горизонтальной линии $y=0$.   Функция $y=frac{1}{x}$ ни при каких   $x$ не принимает значение    $y=0$

Графиком функции       $y=frac{k}{x}$       $kne0$      является   гипербола ,   ветви прижимаются к асимптотическим линиям.

  • если коэффициент   $k > 0$ ,    в   I   и    III   координатных четвертях.   Точка   $(0;0)$      центр симметрии.
  • если   $k < 0$ ,    то   во   II    и   IV   координатных четвертях. Точка   $(0;0)$      центр симметрии.
  • Асимптоты:         Вертикальная   асимптота,   линия   $x=0$,               Горизонтальная   асимптота,   линия    $y=0$               

                        

Cвойства   функции      $y=frac{k}{x}$    при    $k > 0$        ( ветви   гиперболы   расположены   в   первом   и   третьем   координатных   углах) .

  • Свойство 1:     Область   Определения   Функции — вся   числовая   прямая , кроме    $x=0$.
  • Свойство 2:     $y > 0$   при   $x > 0$;      $y < 0$   при    $x < 0$.
  • Свойство 3:     Функция   убывает   на    промежутках      $( — ∞ ; 0 )$      и     $( 0 ; + ∞)$    
  • Свойство 4:     Функция   не   ограничена   ни   снизу,   ни   сверху.
  • Свойство 5:     Ни   наименьшего,   ни   наибольшего   значений   $у$   функций   нет.   
  • Свойство 6:     Функция   непрерывна   на    $( — ∞ ; 0 )$    и    $( 0 ; + ∞)$.
  • Свойство 7:     Область   значений   функции       $( — ∞ ; 0 )$   U   $( 0 ; + ∞)$.    имеет   разрыв   в   точке     $x=0$.

Cвойства   функции      $y=frac{k}{x}$    при      $k < 0$        (ветви гиперболы расположены   во   втором   и   четвертом   координатных   углах).

  • Свойство 1:     Область   Определения   Функции      вся   числовая   прямая ,    кроме    $x=0$.
  • Свойство 2:     $y > 0$    при    $x < 0$ ;        $y < 0$   при    $x > 0$.
  • Свойство 3:     Функция   возврастает   на   промежутках     $( — ∞ ; 0 )$      и     $( 0 ; + ∞)$     
  • Свойство 4:     Функция   не   ограничена   ни   снизу,   ни   сверху.
  • Свойство 5:     Ни   наименьшего,   ни   наибольшего   значений    $у$    функций   нет.
  • Свойство 6:     Функция   непрерывна   на   $( — ∞ ; 0 )$ и $( 0 ; + ∞)$
  • Свойство 7:     Область   значений   функции      объединение     $( — ∞ ; 0 )$   U   $( 0 ; + ∞)$ .    имеет   разрыв   в   точке     $x=0$.

Метод Замены для построения Графика Функции.

Мысль: Умеем строить график функции по-проще … используем его для построения функции при «сдвинутых» аргументах и значениях.

Как   построить   график   функции    $y=kcdot fleft(xright)$,    если   известен   график   функции     $y=fleft(xright)$.

  • График   $y=5cdot fleft(xright)$:     Растянуть вертикально вверх по оси   $OY$   5 раз все, что над $OX$ графика   $y=fleft(xright)$    ,    $k$ раза.
  • График   $y=5cdot fleft(xright)$:     Расстянуть вертикально вниз по оси   $OY$   5 раз все, что под $OX$ графика   $y=fleft(xright)$    ,    $k$ раза.
  • График   $y=frac{1}{3}cdot fleft(xright)$: Сжать по вертикали, оси   $OY$   график   $y=fleft(xright)$     3 раза.
  • Еще способ: Перемасштабирование.    Для   $y=5cdot fleft(xright)$ … построить    $y=fleft(xright)$, изменить масштаб: «1» станет «5», «-2» станет «-10», и т.д.

Как   построить   график   функции    $y=-fleft(xright)$,    если   известен   график   функции     $y=fleft(xright)$.

  • Эти функции принимают ровно противоположные значения. Значит: график $y=fleft(xright)$   надо отразить по оси $OX$, «перевернуть».

Как   построить   график   функции    $y=fleft(x+lright)$,    если   известен   график   функции     $y=fleft(xright)$.

  • Построить график   $y=fleft(x+lright)$,    где     $l > 0$?      Сдвинуть график   $y=fleft(xright)$    вдоль оси   $OX$   на   $l$   единиц масштаба влево.
  • Построить график   $y=fleft(x-lright)$,    где     $l < 0$?     Сдвинуть график   $y=fleft(xright)$    вдоль оси   $OX$   на   $l$   единиц масштаба вправо.

Как построить график функции    $y=fleft(xright)+m$,    если известен график функции    $y=fleft(xright)$.

  • Построить график   $y=fleft(xright)+m$,   где   $m > 0$?   Сдвинуть график   $y=fleft(xright)$   вдоль оси   $OY$   на   $m$   единиц масштаба вверх;
  • Построить график   $y=fleft(xright)-m$,   где   $m > 0$?   Сдвинуть график   $y=fleft(xright)$   вдоль оси   $OY$   на   $m$   единиц масштаба вниз.

Как построить график функции   $y=fleft(x+lright)+m$,   если известен график функции    $y=fleft(xright)$.

  • График функции    $y=fleft(x+lright)+m$   можно получить из графика    $y=fleft(xright)$   параллельными   сдвигами по осям    $OX$ и   $OY$.

График Дробной Функции.    

Пример 2:                Построить график функции     $y=-frac{5}{x+3}$ .

  • сначала построим график функции       $y=-frac{5}{x}$ … от графика $y=frac{1}{x}$ … отразим от   $OX$ и растянем по вертикали 5 раз.
  • сдвинем получившуюся гиперболу вдоль оси   $OX$    на   $3$   единицы влево, получится   требуемый   график.
  • это   гипербола   с   асимптотами   $x=-3$;     $y=0$.     «почему   так?»      как   мы   строим графики?
  • берем   несколько    $x$ — точек   и   находим   для   каждого   свои   $y$ — значения   в   соответствии   «с   формулой функции».
  • По точкам   проводим   график. Очевидно,   если, скажем,      $x=0,52$      функция   $y=-frac{5}{x+3}$       дает   какое-то   значение,
  • … то,   конечно   для    $x=3,52$     другая   функция,      $y=-frac{5}{x}$    дает   ровно   такое же   значение.
  • значит,   точки   графиков   будут различаться на   $3$   единицы    по   $x$ — координате   и   совпадать   по $y$ — координате.
  • Ровно   так   и   для   всех   точек.   «Сравни две функции и вообрази их графики: каковы различия и что общего?»

                             

Пример 3:                Построить график функции     $y=frac{4}{x}-5$ .

  • Сначала   надо   построить   график   функции       $y=frac{4}{x}$ .   Гиперболу   $y=frac{1}{x}$ «растянем» четыре раза.
  • Сдвинуть   получившуюся   гиперболу   вдоль   оси     $OY$    на   $5$ клеточек   вниз.   Т.к. каждое значение должно отличаться на 5 единиц.
  • получится   требуемый   график.    Это   гипербола   с   асимптотами     $x=0$;     $y=-5$.
  • Важно знать где пересекается с нулем.   Решение, корень      $frac{4}{x}-5=0$ дает абсциссу $x=0.8$. Точка графика $left(0,8;0right)$.

Вертикальная асимптота   — $x=0$,   проходит в полюсе, точке разрыва функции.   Точка обнуления знаменателя.   Параллельно $OY$.

Горизонтальная асисмптота -$y=-5$, линия, на которую   «ложится» график при значениях $х$    около   $+-infty$. Параллельно $OX$.

Гипербола — график простой дроби, две асимптоты делят на 4 четверти, ветви гиперболы «зажаты — прижаты» к асимптотическим линиям .

Наклонная асимптота — линия типа $y=2x+3$, к которой    «прижимаются»   ветви графика   «на» или   «около»   + — бесконечнoсти.

Пример 4:                Построить график функции     $y=frac{x-5}{x^2-25}$

  • Если выражение функции упрощается, то следует это сделать. Ибо получится функция проще, легче вычисляемая и рисуемая.
  • Тождественное преобразование, сокращение      $frac{x-5}{x^2-25}=frac{x-5}{(x+5)(x-5)}=frac{1}{x+5}$. Так, что график $y=frac{1}{x+5}$ ?
  • Не спеши!   Мы сократили на $x-5$ , которое незаконно для $x=5$. Нарушается О.Д.З — в исходной функции нет места $x=5$.
  • Значит: можем строить гиперболу $y=frac{1}{x+5}$ взамен нашей $y=frac{x-5}{x^2-25}$, но «без точки $x=5$».
  • Точка $x=5$ разрывает «гладкий» график гиперболы. Она называется «выколотая точка с координатами $left(5;0,1right)$».

Важно уметь исследовать функцию — график около точек разрыва.        + / — поблизости.    Куда тянется?

  • Исследуем около   $x=-5$.        Возьмем «близкие» точки $-5,01$ и   $-4,99$.     Вычислим приближенные значения.
  • Чуть левее … $fleft(-5,01right)=frac{-5,01-5}{(-5,01)^2-5^2}approx -100$.         Чуть правее … $fleft(-4,99right)=frac{-4,99-5}{(-4,99)^2-5^2}approx 100$.
  • Прямая   $x=-5$ — вертикальная асимптота. Ветвь слева прижимается «вниз», к     $-infty$ . А справа поднимается вверх к     $+infty$.
  • Около   $x=5$.    Чуть левее   $fleft(4,99right)=frac{4,99-5}{4,99^2-5^2}approx0,101$.   $fleft(5,01right)=frac{5,01-5}{5,01^2-5^2}approx0,099$.
  • Значит, $x=5$ точка разрыва, на графике   выколотая точка    $left(5;0,1right)$.        Т.к. в ней   $y=frac{1}{5+5}=0,1$.
  • «О нулях»:   при   $x=0$    $y=0,2$ .   Но функция нигде не обнуляется, $yne0$. Прямая   $y=0$ — горизонтальная асимптота.

                       

Пример 5:                Построить график функции     $y=frac{x^2-16}{x+4}$

  • О.Д.З   функции    $xne-4$. Оговорив это, со спокойной совестью сократим   $y=frac{x^2-16}{x+4}=x-4$.
  • График нащей функции          прямая линия       $y=x-4$       с выколотой точкой       $left(-4;-8right)$      при   $x=-4$.
  • «Близко чуть левее»:    $x=-4,01$   значение      $fleft(-4,01right)=frac{(-4,01)^2-16}{-4,01+4}=-8,01$.         Ближе?         Предел   $approx-8$.
  • «О нулях».     при   $x=0$    $y=-4$ .    Обнуление функции $y=0$    при    $x=4$ — пересечение с   $x$ — осью.

График Дробно — Рациональной Функции.

Определение:     дробно-рациональной порядка    $left(n;mright)$     называется функция вида      $y=frac{acdot x^n+5x^3-x+c}{bcdot x^m-4x^2-7x+d}$   

Числитель — многочлен степени   $n$     , знаменатель — многочлен степени    $m$ .       Общий вид:   $y=frac{Pleft(xright)}{Qleft(xright)}$

Нули функции — корни числителя $Pleft(xright)=0$ , Асимптоты (полюсы) — корни знаменателя $Qleft(xright)=0$.

Пример 6:                  Построить график функции        $y=frac{x^2}{x^2-9}$.

  • Функция    $fleft(xright)=frac{x^2}{x^2-9}$ — четная:    $fleft(xright)=fleft(xright)$      $fleft(8right)=fleft(-8right)$   — Слева и справа от $OY$ симметрично.
  • Вычисления: $fleft(-4right)=frac{left(-4right)^2}{left(-4right)^2-9}=frac{16}{7}approx2,3$           $fleft(-10right)=frac{100}{91}approx 1,1$           $fleft(-5right)=frac{25}{16}approx 1,6$            $fleft(-3,5right)=frac{12.25}{3,25}approx 3,8$
  • $fleft(-2right)=fleft(2right)=frac{4}{-5}approx -0,8$          $fleft(-1right)=fleft(1right)approx -0,1$             $fleft(3,5right)approx 3,8$ $fleft(4right)approx 2,3$          $fleft(5right)approx 1,6$          $fleft(10right)approx 1,1$
  • Наша функция имеет нули в точке    $x=0$ , а вертикальные асимтоты — линии    $x=-3$   ,      $x=3$
  • Асимптота — прямая линия, к которой «прижимается» график функции, «подходя» к ней бесконечно близко.
  • Чему равно     $frac{x^2}{x^2-9}$      при очень больших   $x$ ?         $xapproxpm1000$ ? Конечно,    $yapprox1$                горизонтальная асимптота      $y=1$ .
  • Анализ графика:      1)       Обнуляется   при   $x=0$ . 2) Значение       в нуле :     $y=frac{x^2}{x^2-9}$     в     $x=0$     равно      $y=0$.
  • 3) Поведение в разрывах:   «чуть левее»    полюса      $xapprox-3-0,01$     значение     $y > 0$   — «большое    положительное».
  • «чуть правее»    разрыва      $xapprox-3+0,01$     значение   функции    «большое отрицательное».
  • Поведение около другого разрыва:   когда    $x$     «чуть левее» ,   например      $xapprox3-0,01$   ,     то        $y < 0$     ;
  • когда    $x$      «чуть правее» ,    например       $xapprox3+0,01$     , то        $y > 0$.
  • 4) Поведение на бесконечности: при        $xapproxpminfty$         значение    «ложится»    около       $yapprox1$.
  • 5) Область определения функции — все точки оси     $x$ ,     кроме        $x=pm3$
  • 6) Функция положительна      $y > 0$   на интервалах      $x < -3$    ,       $x > 3$.
  • 7) Функция отрицательна      $y < 0$   на интервалах     $-3 < x < 0$     ,       $0 < x < 3$.

пробaп                   

Графический способ решения уравнений

Пример 7:                Решить уравнение         $frac{2}{x}=x^2+1$       графическим   способом.

  • Рассмотрим   две   функции :      $y=frac{2}{x}$      и      $y=x^2+1$      построим   гиперболу      $y=frac{2}{x}$      и   параболу      $y=x^2+1$      по
  • чертежу   видно,   что   графики   пересекаются   в   точке   с   координатами    $left(1;2right)$.   если   подставить   $x=1$    в   уравнение,
  • то   равенство   выполняется:      $frac{2}{1}=1^2+1$     обе   функции   принимают   одно   и   то   же   значение      $2=2$.    
  • ответ:      $x=1$.      при   таком    $x$    графики   пересекаются.
  • «почему?»:   при   каких    $x$ — числах   выравниваются   обе   части   уравнения?   при   тех    $x$ — числах,   при   которых   левая
  • функция   и   правая   функция   приобретают   одинаковые   значения        это   то   же   самое,   что   графики   этих   функций
  • пересекаются   в   точках с   такими   $x$      координатами.

                     

Пример 8:                Решить уравнение                            $frac{5}{x}=x-4$.

  • рассмотрим две функции:     $y=frac{5}{x}$     и      $y=x-4$,     построим   их   графики:   гиперболу    $y=frac{5}{x}$    и   прямую   $y=x-4$.
  • по   чертежу   видно,   что   гипербола   и   прямая   пересекаются   в   точках   $(-1;-5)$    и    $(5;1)$.    проверим,   подставим
  • $x=-1$     и       $x=5$    в   уравнение :      $frac{5}{-1}=-1-4$       $Leftrightarrow$        $-5=-5$       и              $frac{5}{5}=5-4$     $Leftrightarrow$     $1=1$ .      равенство
  • выполняется,   значит   данное   уравнение   имеет   два   корня      абсциссы   точек   пересечения   графиков.
  • ответ:       $x_1=-1$;      $x_2=5$.

Пример 9:                  Найти наименьшее и наибольшее значения функции    $y=frac{1}{x}$     на отрезках   а)    $left[frac{1}{3};5right]$      и    б)   $left[-7;-1right]$.

  • Построим график функции   $y=frac{1}{x}$ .
  • Выделим   часть   графика,   соответствующую   значениям   переменной   $x$    на отрезке    $left[frac{1}{3};5right]$.
  • Для   выделенной   части графика   находим:   наименьшее   значение   $y=frac{1}{5}$     при     $x=5$ ,     наибольшее      $y=3$    при     $x=frac{1}{3}$.
  • Выделим   часть   графика,   соответствующую   значениям   переменной    $x$   на   отрезке    $left[-7;-1right]$.
  • Для   выделенной части   графика   находим:   наименьшее   значение   $y=-frac{1}{7}$ при $x=-7$ наибольшее   $y=-1$    при    $x=-1$.     

Пример 10:                Доказать,   что   функция       $y=fleft(xright)$ ,     где      $fleft(xright)=frac{4}{x}$       

удовлетворяет   соотношению                   $fleft(x-5right)-fleft(x+1right)=1,5cdot fleft(x-5right)cdot fleft(x+1right)$.

  • Подставим   в   аргументы   функций   значения     $x-5$    и     $x+1$,    получим:    $fleft(x-5right)=frac{4}{x-5}$    и     $fleft(x+1right)=frac{4}{x+1}$ .
  • распишем   левую   часть   тождества      $fleft(x-5right)-fleft(x+1right)=frac{4}{x-5}-frac{4}{x+1}=frac{4left(x+1right)-4left(x-5right)}{left(x-5right)left(x+1right)}=frac{24}{left(x-5right)left(x+1right)}$.    аналогично,
  • с   правой   стороны   получим    $1,5cdot fleft(x-5right)cdot fleft(x+1right)=1,5frac{4}{x-5}cdotfrac{4}{x+1}=frac{1,5cdot16}{left(x-5right)left(x+1right)}=frac{24}{left(x-5right)left(x+1right)}$.       одинаковые!   ч.т.д.

Упражнения

Обратная пропорциональность — коротко о главном

Определение:

Функция, описывающая обратную пропорциональность, – это функция вида ( displaystyle y=frac{k}{x-a}+b ), где ( kne 0), ( xne 0) и ( xne а)

По-другому эту функцию называют обратной зависимостью.

Область определения и область значений функции:

( Dleft( y right)=left( -infty ;0 right)cup left( 0;+infty right)) или, что то же самое, ( Dleft( y right)=mathbb{R}backslash left{ 0 right})

( Eleft( y right)=left( -infty ;0 right)cup left( 0;+infty right)) или ( Eleft( y right)=mathbb{R}backslash left{ 0 right}).

График обратной пропорциональности (зависимости) – гипербола.

Коэффициент ( displaystyle k)

( displaystyle k) – отвечает за «пологость» и направление графика. Чем больше этот коэффициент, тем дальше от начала координат располагается гипербола, и, следовательно, она менее круто «поворачивает» (см. рисунок).

Знак коэффициента ( displaystyle k) влияет на то, в каких четвертях расположен график:

если ( displaystyle k>0), то ветви гиперболы расположены в ( displaystyle I) и ( displaystyle III) четвертях;

если ( displaystyle k<0), то во ( displaystyle II) и ( displaystyle IV).

Коэффициент ( displaystyle a)

Если внимательно посмотреть на знаменатель, видим, что ( displaystyle a) – это такое число, которому не может равняться ( displaystyle x).

То есть ( x=a) – это вертикальная асимптота, то есть вертикаль, к которой стремится график функции

Коэффициент ( b) 

Число ( b) отвечает за смещение графика функции вверх на величину ( b), если ( b>0), и смещение вниз, если ( b<0).

Следовательно, ( y=b) – это горизонтальная асимптота.

Алгоритм построения графика функции ( displaystyle y=frac{k}{x-a}+b)

  1. Определяем коэффициенты ( displaystyle k), ( displaystyle a) и ( displaystyle b).
  2. Строим график функции ( displaystyle y=frac{k}{x}) (сначала по 3-4 точкам правую ветвь, потом симметрично рисуем левую ветвь).
  3. График должен быть сдвинут вправо на ( displaystyle a). Но проще двигать не график, а оси, так что ось ( displaystyle Oy) сдвигаем влево на ( displaystyle a).
  4. График должен быть сдвинут вверх на ( displaystyle b). Но проще двигать не график, а оси, так что ось ( displaystyle Ox) сдвигаем вниз на ( displaystyle b).
  5. Старые оси (прямые, которые служили нам осями в пункте 2) оставляем в виде пунктирных линий. Это теперь просто вертикальная и горизонтальная асимптоты.

Что такое функция

Ты помнишь, что функция – это определенного рода зависимость?

Если ты еще не читал тему «Функции», настоятельно рекомендую бросить все и прочитать, ведь нельзя изучать какую-либо конкретную функцию, не понимая, что это такое – функция.

Также очень полезно перед началом этой темы освоить две более простые функции: линейную и квадратичную.

Там ты закрепишь понятие функции и научишься работать с коэффициентами и графиками.

Ну и на всякий случай немного повторим…

Функция – это правило, по которому каждому элементу одного множества (аргументу) ставится в соответствие некоторый (единственный!) элемент другого множества (множества значений функции).

То есть, если у тебя есть функция ( y=fleft( x right)), это значит что каждому допустимому значению переменной ( x) (которую называют «аргументом») соответствует одно значение переменной ( y) (называемой «функцией»).

Что значит «допустимому значению»?

Если не можешь ответить на этот вопрос, еще раз вернись к теме «Функции»!

Все дело в понятии «область определения»: для некоторых функций не все аргументы можно подставить в зависимость. Например, для функции ( y=sqrt{x}) отрицательные значения аргумента ( x) – недопустимы.

Функция, описывающая обратную зависимость

Это функция вида ( displaystyle y=frac{k}{x}), где ( kne 0).

По-другому ее называют обратной пропорциональностью: увеличение аргумента вызывает пропорциональное уменьшение функции.

Давай определим область определения. Чему может быть равен ( x)? Или, по-другому, чему он не может быть равен?

Единственное число, на которое нельзя делить – это ( 0), поэтому ( xne 0):

( Dleft( y right)=left( -infty ;0 right)cup left( 0;+infty right))

или, что то же самое,

( Dleft( y right)=mathbb{R}backslash left{ 0 right})

Такая запись означает, что ( x) может быть любым числом, кроме ( 0).

  • Знак «( mathbb{R})» обозначает множество действительных чисел, то есть всех возможных чисел.
  • Знаком «( backslash )» обозначается исключение чего-нибудь из этого множества (аналог знака «минус»).
  • Число ( 0) в фигурных скобках означает просто число ( 0).

Получается, что из всех возможных чисел мы исключаем ( 0)).

Множество значений функции, оказывается, точно такое же: ведь если ( kne 0), то на что бы мы его не делили, ( 0) не получится:

( Eleft( y right)=left( -infty ;0 right)cup left( 0;+infty right)) или ( Eleft( y right)=mathbb{R}backslash left{ 0 right}).

Также возможны некоторые вариации формулы ( y=frac{k}{x}). Например, ( y=frac{k}{x+a}) – это тоже функция, описывающая обратную зависимость.

Определи самостоятельно область определения и область значений этой функции. Должно получиться:

  • ( Dleft( y right)=left( -infty ;-a right)cup left( -a;+infty right))
  • ( Eleft( y right)=left( -infty ;0 right)cup left( 0;+infty right)).

Давай посмотрим на такую функцию: ( displaystyle y=frac{x-5}{{{x}^{2}}-25}). 

Является ли она обратной зависимостью?

На первый взгляд сложно сказать: ведь при увеличении ( x) увеличивается и знаменатель дроби, и числитель, так что непонятно, будет ли функция уменьшаться, и если да, то будет ли она уменьшаться пропорционально?

Чтобы понять это, нам необходимо преобразовать выражение таким образом, чтобы в числителе не было переменной:

( displaystyle y=frac{x-5}{{{x}^{2}}-25}=frac{x-5}{left( x-5 right)left( x+5 right)}=frac{1}{x+5},text{ }xne 5).

Действительно, мы получили обратную зависимость, но с оговоркой: ( xne 5).

Почему так? А потому, что выражение ( left( x-5 right)) было в исходном выражении в знаменателе, поэтому если мы возьмём значение ( x=5) и подставим его в исходную функцию (а ведь именно её нам нужно исследовать), то что мы получим?

Ноль, делённый на ноль. Но ведь на ноль нельзя делить ничего, даже другой ноль. Поэтому ( x) никак не может быть равен ( 5).

Но почему тогда мы также не пишем ( xne -5)? Оно ведь тоже в знаменателе!

А всё потому, что оно как было в знаменателе, так там и осталось, следовательно мы и так видим, что такое значение икса невозможно.

А поэтому — зачем лишний раз писать? Да-да, математики — народ ленивый, без надобности напрягаться не станут:)

Решения

Пример 1

( displaystyle y=1-frac{3}{x+2})

Пример 2

Здесь нужно вспомнить, как квадратный трехчлен раскладывается на множители (это подробно описано в теме «Разложение на множители»).

Напомню, что для этого надо найти корни соответствующего квадратного уравнения: ( displaystyle {{x}^{2}}+4{x}-5=0).

Я найду их устно с помощью теоремы Виета: ( displaystyle {{x}_{1}}=-5), ( displaystyle {{x}_{2}}=1). Как это делается? Ты можешь научиться этому, прочитав тему «Квадратные уравнения».

Итак, получаем: ( displaystyle {{x}^{2}}+4{x}-5=left( x+5 right)left( x-1 right)), следовательно:

( displaystyle y=frac{x+5}{left( x+5 right)left( x-1 right)}=frac{1}{x-1},text{ }xne -5)

Пример 3

Ты уже попробовал решить сам? В чем загвоздка?

Наверняка в том, что в числителе у нас ( displaystyle 2x), а в знаменателе – просто ( displaystyle x).

Это не беда. Нам нужно будет сократить на ( displaystyle left( x+2 right)), поэтому в числителе следует вынести ( displaystyle 2) за скобки (чтобы в скобках ( displaystyle x) получился уже без коэффициента):

( displaystyle y=frac{2{x}-3}{x+1}=frac{2left( x-frac{3}{2} right)}{x+1}=2cdot frac{x-1,5}{x+1}=2cdot frac{x+1-1-1,5}{x+1}=…) дальше сам.

Ответ: ( displaystyle y=2-frac{5}{x+1}).

График обратной пропорциональности

Как всегда, начнем с самого простого случая: ( displaystyle y=frac{1}{x}).

Составим таблицу.

Таблица обратной пропорциональности (зависимости)

( displaystyle mathbf{x}) ( displaystyle -3) ( displaystyle -2) ( displaystyle -1) ( displaystyle -0,5) ( displaystyle 0,5) ( displaystyle 1) ( displaystyle 2) ( displaystyle 3) ( displaystyle 4)
( displaystyle mathbf{y}) ( displaystyle -frac{1}{3}) ( displaystyle -frac{1}{2}) ( displaystyle -1) ( displaystyle -2) ( displaystyle 2) ( displaystyle ;1) ( displaystyle frac{1}{2}) ( displaystyle frac{1}{3}) ( displaystyle frac{1}{4})

Нарисуем точки на координатной плоскости:

Теперь их надо плавно соединить, но как?

Видно, что точки в правой и левой частях образуют будто бы несвязанные друг с другом кривые линии. Так оно и есть.

Это график гиперболы и выглядит он так:

Этот график называется «гипербола» (есть что-то похожее на «параболу» в этом названии, правда?). Как и у параболы, у гиперболы две ветки, только они не связаны друг с другом.

Каждая из них стремится своими концами приблизиться к осям ( displaystyle Ox) и ( displaystyle Oy), но никогда их не достигает. Если посмотреть на эту же гиперболу издалека, получится такая картина:

Оно и понятно: так как ( displaystyle xne 0), график не может пересекать ось ( displaystyle Oy). Но и ( displaystyle yne 0), так что график никогда не коснется и оси ( displaystyle Ox).

Ну что же, теперь посмотрим на что влияют коэффициенты.

На что влияют коэффициенты

Рассмотрим такие функции:

( displaystyle y=frac{1}{x};text{ }y=frac{2}{x};text{ }y=frac{4}{x};text{ }y=-frac{1}{x};text{ }y=-frac{3}{x}):

Ух ты, какая красота!

Все графики построены разными цветами, чтобы легче было их друг от друга отличать.

Итак, на что обратим внимание в первую очередь?

Например, на то, что если у функции перед дробью стоит минус, то график переворачивается, то есть симметрично отображается относительно оси ( displaystyle Ox).

Второе: чем больше число в знаменателе, тем дальше график «убегает» от начала координат.

А что, если функция выглядит сложнее, например, ( displaystyle y=frac{1}{x-1}+2)?

В этом случае гипербола будет точно такой же, как обычная ( displaystyle y=frac{1}{x}), только она немного сместится. Давай думать, куда?

Чему теперь не может быть равен ( x)? Правильно, ( xne 1). Значит, график никогда не достигнет прямой ( x=1).

А чему не может быть равен ( y)? Теперь ( yne 2). Значит, теперь график будет стремиться к прямой ( y=2), но никогда ее не пересечет.

Итак, теперь прямые ( x=1) и ( y=2) выполняют ту же роль, которую выполняют координатные оси для функции ( displaystyle y=frac{1}{x}).

Такие прямые называются асимптотами (линии, к которым график стремится, но не достигает их):

Более подробно о том, как строятся такие графики, мы выучим чуть позже.

А теперь попробуй решить несколько примеров для закрепления.

Обратная пропорциональность в жизни

Где же нам встречается такая функция на практике? Примеров множество. Самый распространенный – это движение: чем больше скорость, с которой мы движемся, тем меньшее время нам потребуется, чтобы преодолеть одно и то же расстояние.

И правда, вспомним формулу скорости: ( displaystyle v=frac{S}{t}), где ( v) – скорость, ( t) – время в пути, ( S) – расстояние (путь).

Отсюда можно выразить время: ( displaystyle t=frac{S}{v})

Пример:

Человек едет на работу со средней скоростью ( 40) км/ч, и доезжает за ( 1) час. Сколько минут он потратит на эту же дорогу, если будет ехать со скоростью ( 60) км/ч?

Решение:

Вообще, такие задачи ты уже решал в 5 и 6 классе. Ты составлял пропорцию:

( displaystyle 60) км/ч – ( 60) мин.

( displaystyle 60) км/ч – ( x) мин.

Далее ты определял, что это обратная пропорциональность, так как чем больше скорость, тем меньше время. Значит, чтобы решить эту пропорцию, нужно поделить числа «крест-накрест»:

( displaystyle frac{40}{x}=frac{60}{60}text{ }Rightarrow text{ }x=40)(мин).

То есть понятие обратной пропорциональности тебе уже точно знакомо. Вот и вспомнили. А теперь то же самое, только по-взрослому: через функцию.

Функция (то есть зависимость) времени в минутах от скорости:

( displaystyle tleft( v right)=frac{S}{v}).

Известно, что ( tleft( 40 right)=60), тогда:

( frac{S}{40}=60text{ }Rightarrow text{ }S=40cdot 60=2400).

Нужно найти ( tleft( 60 right)):

( displaystyle tleft( 60 right)=frac{2400}{60}=40) (мин).

Теперь придумай сам несколько примеров из жизни, в которых присутствует обратная пропорциональность.

Придумал? Молодец, если да. Удачи!

Принципы построения графика обратной пропорциональности (гиперболы)

Теперь давай научимся строить простейшую гиперболу – ( displaystyle y=frac{k}{x}).

Достаточно помнить, как она выглядит, и тогда нам хватит всего трех-четырех точек.

Например, построим гиперболу ( displaystyle y=frac{3}{x}).

Составим таблицу из ( 4) точек, которые принадлежат одной ветке (например, правой):

( x) ( frac{1}{2}) ( displaystyle 1) ( displaystyle 3) ( displaystyle 6)
( y) ( displaystyle 6) ( displaystyle 3) ( displaystyle 1) ( frac{1}{2})

Отмечаем точки на рисунке:

Проводим через них плавную линию, которая краями приближается к осям:

Это одна ветвь гиперболы

Проверить правильность построения этой кривой можно так: она должна быть симметрична относительно биссектрисы угла между осями координат:

Отлично, осталось вспомнить, что собой представляет вторая ветвь?

Это точно такая же кривая, расположенная симметрично относительно начала координат. То есть как будто оси теперь направлены не снизу вверх и слева направо, а наоборот: сверху вниз и справа налево, и мы рисуем ту же самую ветвь гиперболы.

Вот:

Еще один полезный факт.

Посмотри на красные точки на графике. Видно, что их абсцисса совпадает с ординатой. Так вот, эти абсцисса с ординатой равны ( sqrt{k}) для правой ветви гиперболы, и ( -sqrt{k}) для левой.

Для функций, у которых ( k) – точный квадрат (например, ( 1), ( 4) или ( displaystyle frac{1}{4})), эту точку, относительно которой ветвь гиперболы симметрична, будет очень легко поставить.

В этом случае достаточно даже трех точек, чтобы построить график.

Например, построим график функции ( displaystyle y=frac{4}{x})

Как и в прошлый раз, начнем с правой ветви.

Точка симметрии: ( displaystyle x=y=2). Выберем еще одну точку, например, ( displaystyle x=1), ( displaystyle y=4). У третьей точки координаты будут наоборот: ( displaystyle x=4), ( displaystyle y=1).

Рисуем:

И теперь симметрично отображаем эту ветвь в третью координатную четверть:

Теперь выясним, что будет, если ( displaystyle k<0)?

Очень просто: если есть график функции с таким же по величине, но положительным ( displaystyle k), то нужно просто отразить его относительно оси ( displaystyle Ox)

То есть правая ветвь теперь будет ниже оси ( displaystyle Ox) (в ( displaystyle IV) четверти), а левая – выше (в ( displaystyle III) четверти).

Принцип построения же останется прежним:

Ну что же, осталось объединить все то, что мы уже выяснили в один алгоритм:

Закрашенная и незакрашенная точка

Эта ассоциация поможет легко запомнить, выколотая точка или закрашенная на числовой прямой.

Сравните неравенства, при которых точка заштрихована: x≥a или x≤b и неравенства, в которых точка выколотая: x>a, x или Светлана Иванова, 27 Сен 2012

Сегодня мы узнаем, как использовать метод интервалов для решения нестрогих неравенств. Во многих учебниках нестрогие неравенства определяются следующим образом:

— это неравенство вида которое равносильно совокупности строгого неравенства и уравнения:

В переводе на русский язык это значит, что нестрогое неравенство это объединение классического уравнения и строгого неравенства Другими словами, теперь нас интересуют не только положительные и отрицательные области на прямой, но и точки, где функция равна нулю.

Отрезки и интервалы: в чем разница?

Прежде чем решать нестрогие неравенства, давайте вспомним, чем интервал отличается от отрезка:

  • — это часть прямой, ограниченная двумя точками. Но эти точки не принадлежат интервалу. Интервал обозначается круглыми скобками: и т.д.;
  • — это тоже часть прямой, ограниченная двумя точками. Однако эти точки тоже являются частью отрезка. Отрезки обозначаются квадратными скобками: и т.д.

Чтобы не путать интервалы с отрезками, для них разработаны специальные обозначения: интервал всегда обозначается выколотыми точками, а отрезок — закрашенными. Например:

На этом рисунке отмечен отрезок и интервал Обратите внимание: концы отрезка отмечены закрашенными точками, а сам отрезок обозначается квадратными скобками. С интервалом все иначе: его концы выколоты, а скобки — круглые.

Метод интервалов для нестрогих неравенств

К чему была вся эта лирика про отрезки и интервалы? Очень просто: для решения нестрогих неравенств все интервалы заменяются отрезками — и получится ответ. По существу, мы просто добавляем к ответу, полученному методом интервалов, границы этих самых интервалов. Сравните два неравенства:

Задача. Решите строгое неравенство:

Решаем методом интервалов. Приравниваем левую часть неравенства к нулю:

( x − 5)( x + 3) = 0;
x − 5 = 0 ⇒ x = 5;
x + 3 = 0 ⇒ x = −3;

Отмечаем полученные корни на координатной оси:

Справа стоит знак плюс. В этом легко в этом убедиться, подставив миллиард в функцию:

f ( x ) = ( x − 5)( x + 3)

Осталось выписать ответ. Поскольку нас интересуют положительные интервалы, имеем:

Задача. Решите нестрогое неравенство:

Начало такое же, как и для строгих неравенств: работает метод интервалов. Приравниваем левую часть неравенства к нулю:

( x − 5)( x + 3) = 0;
x − 5 = 0 ⇒ x = 5;
x + 3 = 0 ⇒ x = −3;

Отмечаем полученные корни на координатной оси:

В предыдущей задаче мы уже выяснили, что справа стоит знак плюс. Напомню, в этом легко убедиться, подставив миллиард в функцию:

f ( x ) = ( x − 5)( x + 3)

Осталось записать ответ. Поскольку неравенство нестрогое, а нас интересуют положительные значения, имеем:

Итак, основное отличие строгих и нестрогих неравенств:

  • В строгих неравенствах нас не интересуют концы отрезка, поэтому они отмечаются выколотыми точками. Такие точки никогда не входят в ответ, о чем говорят круглые скобки на первом ответе: x ∈ (−∞; −3) ∪ (5; +∞);
  • И наоборот, в нестрогих неравенствах концы отрезка входят в ответ. На графике они отмечаются закрашенными точками, а в ответе указываются квадратными скобками: x ∈ (−∞; −3] ∪ [5; +∞).

Вот и вся разница! Просто запомните: в строгих неравенствах точки выколоты, а в нестрогих — закрашены.

Почему бесконечности всегда стоят в круглых скобках

У внимательного читателя наверняка возник вопрос: почему бесконечности отмечаются круглыми скобками даже в нестрогих неравенствах? Например, почему в последней задаче мы пишем

Что ж, это не опечатка. Бесконечность действительно обозначается круглой скобкой, даже если неравенство — нестрогое. Чтобы понять, почему так происходит, достаточно вспомнить определение бесконечности.

— это гипотетическое число, которое больше любого другого числа, участвующего в решении.

Трудность заключается в том, что нельзя работать с бесконечностью напрямую. Мы можем лишь приблизиться к ней, подставляя такие зверские числа, как 1 000 000 и даже 1 000 000 000. Но добраться до самой бесконечности все равно нельзя.

Именно поэтому бесконечность обозначают круглыми скобками. Ведь хотя бесконечность и ограничивает всю числовую прямую, сама она не принадлежит этой прямой.

Ситуация такая же, как с границами интервалов. Рассмотрим все числа из интервала:

Эта запись означает, что число не принадлежит интервалу, однако любое число, которое больше нуля и меньше единицы — принадлежит. В частности, этому интервалу принадлежат следующие числа:

Попробуем отметить эти числа на координатной прямой. Поскольку каждое следующее число вдвое меньше предыдущего, нам придется несколько раз менять масштаб. Получим вроде этого:

Что дает нам этот график? Оказывается, при достаточно крупном масштабе можно отметить любое число, сколь угодно близкое к нулю. При этом сам ноль никуда не денется — он остается недостижимой границей. Именно это и подразумевается, когда речь заходит о концах интервала.

То же самое происходит и с бесконечностью. Разница лишь в том, что масштаб надо не увеличивать, а уменьшать:

Мы можем сколь угодно долго идти к бесконечности, но так и не достигнем ее. Вот почему бесконечности обозначают круглыми скобками, подобно границам интервала.

Примеры решения неравенств

В заключение кратко разберем два нестрогих неравенства. И если в первой задаче еще есть пояснения, то вторая задача будет оформлена именно так, как и надо оформлять настоящее решение.

Как обычно, приравниваем все к нулю:

( x + 8)( x − 3) = 0;
x + 8 = 0 ⇒ x = −8;
x − 3 = 0 ⇒ x = 3.

Теперь рассматриваем функцию, которая находится в левой части неравенства:

f ( x ) = ( x + 8)( x − 3)

Подставим в эту функцию бесконечность — получим выражение вида:

Чертим координатную ось, отмечаем корни и расставляем знаки:

Поскольку мы решаем неравенство или, что то же самое, осталось записать ответ:

x (12 − 2 x )(3 x + 9) ≥ 0

x (12 − 2 x )(3 x + 9) = 0;
x = 0;
12 − 2 x = 0 ⇒ 2 x = 12 ⇒ x = 6;
3 x + 9 = 0 ⇒ 3 x = −9 ⇒ x = −3.

x ≥ 6 ⇒ f ( x ) = x (12 − 2 x )(3 x + 9) → (+) · (−) · (+) = (−) x ∈ (−∞ −3] ∪ [0; 6].

Решение неравенств

Метод интервалов

Перенос знаков

Выбор точек

Система и совокупность

Точка знакопостоянства

Что нельзя делать в неравенстве, даже под пытками:

1) Домножать на знаменатель.

2) Умножать/делить на отрицательное число, не меняя знак.

3) Убирать бездумно логарифм или основание.

Начнем с простого:

Линейные уравнения решаются обычным переносом. Икс в одной части оставим, а числа перенесем в другую:

А само значение −4 нам подходит?

Нет, поэтому ставим круглые скобочки ()

Разберемся со скобками:

Когда мы включаем точку (корень числителя), или стоят знаки нестрогие ( ≥, ≤ ), ставим «[ ]» — квадратные скобки. Если не включаем (корень знаменателя), или знак строгий (>,

Если же возьмем пример, где придется делить или умножать на отрицательное число, то знак поменяется:

Ответ: x ∈ ( 0; +oo).

Следующий пример уже с дробью:

Приравняем числитель к нулю и скажем, что знаменатель не равен нулю:

к.ч. (корни числителя)

к.з. (корни знаменателя)

Расставляем корни числителя и знаменателя на одной прямой (сколько решаем неравенств, столько же чертим прямых). Попробуем подставить х = 0, чтобы определить знаки:

Там, где «0» (перед двойкой), ставим знак «−», а дальше знаки чередуем:

Из-за того, что знаком неравенства был «≥», нам подходят промежутки со знаком «+» и закрашенная точка:

Когда мы включаем точку (корень числителя), или стоят знаки (≥, ≤), ставим «[ ]» — квадратные скобки. Если не включаем (корень знаменателя), или знак строгий (>,

Данный пример можно решить по-другому. Подумаем, когда дробь больше нуля? Конечно, когда числитель и знаменатель — положительные значения или когда оба отрицательные. Поэтому данное неравенство можно разбить на две системы в совокупности:

Отметим на прямой решение каждого неравенства.

Решением совокупности «[» является тот участок, который включен хотя бы в одно неравенство.

Мой любимый пример:

Покажу мастер-класс, как делать не надо. Дома не повторять!

А теперь через метод интервалов разберемся, как сделать правильно:

Там, где ноль, ставим знак «−», рисуем прямую и отмечаем корни каждой скобки. А дальше чередуем:

В данном неравенстве знак меньше, поэтому записываем в ответ промежуток, где знак «−».

Перейдем к квадратному уравнению:

Разложим на множители и подставим x = 10, чтобы определить знак:

Нам требуются положительные значения:

Второй способ разложить на множители:

Ответ: x ∈ (−oo; −1) ∪ (5; +oo).

А теперь простой, но крайне показательный пример:

Убирать квадрат ни в коем случае нельзя. Простенький контрпример:

Надеюсь, убедил. Вместо знака больше поставим знак равно и попробуем решить методом интервалов:

Если корень повторяется четное количество раз, то в этой точке знак меняться не будет. Отмечать будем такую точку восклицательным знаком (а внутри него ±, чуть ниже объясню, зачем это).

В данном неравенстве знак больше, тогда отметим те промежутки, где стоит знак «+».

Только точка «0» не подходит, 0 > 0 — неверно!

Ответ: x ∈ R <0>или x ∈ ( − oo; 0) ∪ (0; +oo).

Переходим на новый уровень:

Все говорят, что домножать на знаменатель нельзя, а я говорю, что буду! (joke)

По методу координат найдем корни числителя и знаменателя:

Отметим все корни на одной прямой (сколько неравенств, столько же и прямых). Ноль — корень четной кратности, над ним рисуем восклицательный знак! Если это корень числителя, то точка будет закрашена, если знаменателя — выколота (на ноль делить нельзя).

Требуется найти промежутки, где выражение больше или равно нулю. Нам подойдут все «промежутки», где знак плюс. Для этого подставим значение x = 1 и с промежутка [0; 3] начнем расставлять знаки. Там же находится единица.

Вот для чего ставят в восклицательном знаке ±: чтобы не потерять отдельные точки, в данном случае 0.

Ответ: (−oo; − 6) ∪ <0>∪ [ 3; +oo).

По той же схеме корни числителя и знаменателя:

Определим знак при x = 10 и расставим знаки с промежутка, где присутствует 10:

Все точки от − 2 закрашены, значит эти промежутки можно объединить в один.

Точка x = 3 встречается 3 раза (2 раза в числителе и 1 раз в знаменателе), знак через нее меняться будет! А также эта точка будет выколота, проверь это, подставив в уравнение x = 3. На ноль же делить нельзя?

Узнать ещё

Эта ассоциация поможет легко запомнить, выколотая точка или закрашенная на числовой прямой.

Сравните неравенства, при которых точка заштрихована: x≥a или x≤b и неравенства, в которых точка выколотая: x>a, x<b. В первом случае в самом знаке неравенства есть прямая подсказка, что точку надо заштриховать, уже и штриховать начали, первый штрих сделали: ≥ или ≤. Поэтому и на чертеже на числовой прямой в таких неравенствах — заштрихованная точка:

vyikolotaya-tochka

А в знаках > или < штриха дополнительного нет, значит, и закрашивать точку не надо. Получилась выколотая точка.

С3 ГИА – построение графиков функций.

Для того, чтобы хорошо решать это задание, нужно быть знакомым с построением различных графиков функций, в том числе содержащих модуль. Предлагаю тем, кто неуверенно себя чувствует при решении таких заданий, перейти по ссылкам и изучить (или повторить) данные разделы. Задание С3 связано как с исследованием расположения корней квадратного трехчлена, так и с определением области определения функции, и области ее значений. На конкретных примерах мы попробуем научиться решать различные типы таких заданий.

Задача 1. Построить график функции y=x^2+4и определить, при каких значениях kграфик функции y=kxимеет с графиком 1 общую точку. Построить все такие прямые.

графики функций

Задача о касательных к параболе

Графиком предложенной функции является парабола, ветви которой направлены вверх и вершина, которую подняли вверх на 4 единицы, лежит на оси ординат. Ее координаты (0;4). Второй график – это прямая, проходящая через начало координат, причем ее наклон может меняться (его определяет коэффициент k). Такая прямая только в одном случае имеет с параболой одну общую точку – если является касательной. Причем, поскольку данная парабола симметрична относительно оси ординат, то к ней можно провести две касательных – с точками касания в первом и третьем квадрантах: Чтобы определить, в какой точке прямая коснется параболы, нужно приравнять обе функции: x^2+4=kx

x^2-kx+4=0

Поскольку точка касания – единственная общая точка данных графиков, то дискриминант данного уравнения равен нулю: D=b^2-4ac=k^2-16=0Откуда k^2=16и k=pm<4>» />. Абсциссу точки касания можно найти, если приравнять два уравнения, подставив найденный коэффициент в уравнение прямой: <img decoding=и решить это уравнение: x^2-4x+4=0(x-2)^2=0Тогда касание произойдет в точке x=2и симметричной ей точке x=-2.

Задача 2. Построить график функции y=-delim<|><x^2-4x+3><|>» /> и определить, при каких значениях <img decoding=график функции y=aимеет с графиком три или более общие точки.

графики функций

График, который подвергнется преобразованиям

графики функций

Строить этот график будем поэтапно: сначала построим график y=x^2-4x+3, затем – график функции y=delim<|><x^2-4x+3><|>» />, и, наконец, искомый – <img decoding=

“Опрокидываем” преобразованный график

Осталось выяснить, в каком же случае прямая y=a– а это прямая, параллельная оси абсцисс – будет иметь три (или же более) общие точки с графиком построенной нами функции. Прямая показана на рисунке зеленым цветом. Видно, что ниже указанного положения прямая будет иметь только две общие точки с графиком. Если y=-1, то прямая имеет три точки с графиком – пересекает две его ветви и касается вершины. Выше прямая будет иметь четыре точки пересечения с графиком, однако при y=0точек пересечения уже снова две. Значит, ответ надо записать так: a in[-1;0)

Задача 3. Построить график функции y=delim<|><x^2+2x-8><|>» /> и определить, при каких значениях <img decoding=график функции y=aимеет с ним три и более общие точки.

графики функций

графики функций

Также построим график в два этапа: саму параболу (координаты ее вершины (-1;-9)), затем отразим всю часть, лежащую ниже оси х, вверх: Тогда три и более (а именно – четыре) общих точки графики y=delim<|><x^2+2x-8><|>» /> и <img decoding=будут иметь при a in(0;9]

Задача 4. Построить график функции и определить, при каких значениях aграфик функции y=aимеет с ним 2 общие точки.

Из условия ясно, что такой график состоит из двух кусочков. Один из них – прямая, второй – парабола. Первый существует в точке 1 и левее ее, второй – правее этой точки. Нарисуем эти графики:

графики функций

Координаты вершины параболы: x_0=-<b/2a>=-<-6>/2=3″ />; <img decoding=

Красным показаны прямые y=1и y=5– именно они, и только они, имеют две общие точки с построенным графиком. Ответ: a=1, a=5.

Задача 5. Построить график функции y=<x^3-x^2+25x-25>/<x-1>» /> и определить, при каких значениях <img decoding=график функции y=kxне имеет с графиком общих точек.

Давайте сначала попробуем упростить данное выражение, кроме того, нужно, безусловно, определить область допустимых значений данной функции. ОДЗ: . Теперь попробуем упростить данное выражение:y=<x^3-x^2+25x-25>/<x-1>=» /></p> <p><img decoding=

Определение коэффициента наклона касательной

Полученная функция – квадратичная, ее графиком является парабола. Данная парабола симметрична относительно оси y, ее вершина имеет координаты (0; 25). Необходимо заметить, что точка с координатами (1; 26) – выколотая точка (по ОДЗ). Тогда прямая, проходящая через начало координат – а именно таким будет график функции y=kx, не будет иметь с параболой общих точек в трех случаях: если коэффициент kменьше, чем у касательной, расположенной справа, или он больше, чем у касательной, расположенной слева, или искомая прямая проходит прямо через выколотую точку. Наверное, проще найти каков этот коэффициент именно в третьем случае: так как прямая проходит через начало координат, достаточно подставить координаты нашей выколотой точки в уравнение прямой и найти k: 26=k*1, откуда k=26. Проверим, не будет ли такая прямая иметь общих точек с параболой. Приравняем y=26x=x^2+25. По сумме коэффициентов это уравнение имеет корень 1, но и второй корень – 25, поэтому такая прямая будет иметь еще одну точку пересечения с параболой. В ответ эту прямую мы не включим. Теперь определим коэффициент наклона касательных, для этого приравняем оба уравнения: x^2+25=kx, и найдем дискриминант, который должен быть равен нулю при наличии единственной общей точки у двух этих графиков функций: x^2-kx+25=0D=b^2-4ac=k^2-4*25=0Откуда k^2=100и k=pm<10>» /> Абсциссу точки касания можно найти, если приравнять два уравнения, подставив найденный коэффициент в уравнение прямой: <img decoding=и решить это уравнение: x^2-10x+25=0(x-5)^2=0Тогда касание произойдет в точке x=5и симметричной ей точке x=-5. Ответ: , .

Задача 6. Построить график функции y=<x-3>/<x^2-3x>» /> и определить, при каких значениях <img decoding=он не имеет общих точек с графиком функции y=a.

графики функций

Гипербола с выколотой точкой

Определим ОДЗ функции: , . (Для того, чтобы определить ОДЗ, приравняли знаменатель к нулю и решили данное уравнение). Теперь упростим выражение: y=<x-3>/<x(x-3)>=1/x» /> – видим, что графиком будет обычная гипербола, однако точка <img decoding=– выколотая точка. В точке x=0гипербола не существует, оси координат – ее асимптоты (одна из них войдет в ответ). Тогда, если прямая y=aпройдет через выколотую точку, графики не будут иметь общих точек. Найдем a: для этого определим ординату выколотой точки: y=1/x=1/3: Ответ: a=1/3и a=0.

Задача 7. Построить график функции y=<x-1>/<x^2-x>» /> и определить, при каких значениях <img decoding=график функции y=kxимеет с графиком 1 общую точку.

графики функций

Подбор коэффициента наклона прямой

Определим ОДЗ функции: , . (Для того, чтобы определить ОДЗ, приравняли знаменатель к нулю и решили данное уравнение). Теперь упростим выражение: y=<x-1>/<x(x-1)>=1/x» /> – видим, что графиком будет обычная гипербола, однако точка <img decoding=– выколота. В точке x=0гипербола не существует, оси координат – ее асимптоты. Тогда, если прямая y=kxпройдет через выколотую точку, графики будут иметь одну общую точку. Найдем k: для этого подставим в уравнение прямой абсциссу и ординату выколотой точки: 1=k/1, k=1: Ответ: k=1

Задача 8. Построить график функции y=x^2-4delim<|><x><|>+3″ /> и определить, при каких значениях <img decoding=график функции y=aимеет с ним 2 общие точки.

графики функций

Построение функции с модулем

Эта функция – функция типа y=f(delim<|><x><|>)» />, и чтобы построить график данной функции, необходимо отразить всю часть графика, расположенную справа от оси х, налево: Тогда, если <img decoding=, то график y=-1коснется обеих вершинок нашей “дублированной” параболы, то есть a=-1– один из ответов. Также, если y=aпересечет обе ветви параболы, то есть все нас устраивают. Ответ: a=-1,.

Задача 9. Построить график функции y=<(x^2-2x)delim<|><x><|>>/<x-2>» /> и определить, при каких значениях <img decoding=график функции y=cне имеет с ним общих точек.

графики функ9

Кубическая парабола с выколотой точкой

Определим ОДЗ исходной функции: . Теперь можно упростить выражение: y=<<(x^2-2x)>delim<|><x><|>>/<x-2>=» />.</p> <p>График представлен на рисунке. Не забудем про выколотую точку – это точка с координатами (2;4). Поэтому, если прямая <img decoding=пройдет именно через эту точку, она не будет иметь общих точек с полученным нами графиком. Ответ: с=4.

Задача 10. Построить график функции y=delim<|><x-1><|>-delim<|><x+1><|>+x» /> и определить, при каких значениях <img decoding=график функции y=kxимеет с ним одну общую точку.

Для того, чтобы построить данный график, необходимо раскрыть модули. С этой целью приравняем подмодульное выражение к нулю, чтобы узнать, в какой точке оно меняет знак: x-1=0x=1и x+1=0x=-1Нанесем эти точки на числовую прямую и расставим знаки:

графики функций

У нас получились три интервала, на каждом из которых можно теперь раскрыть модули: 1. 2. 3. Тогда наша функция – кусочно-линейная: .

Она выглядит так:

графики функций

Зеленым цветом показано одно из возможных положений прямой y=kx. При таком расположении прямой , и может расти бесконечно. Заметим, что крайнее положение прямой – при k=1. При таком коэффициенте наклона она параллельна правой и левой частям графика, и имеет с ним одну точку пересечения – точку (0;0). Точно так же коэффициент наклона может быть и отрицательным. При этом коэффициент k=-1 – не войдет в ответ, так как в этом случае функция y=kxбудет иметь общий отрезок с кусочно-линейной функцией, что не соответствует требованиям задачи. Таким образом,

Ответ: k in (<-<infty>>;-1)union<[>1;<infty>» />).</p> <p>Задача <strong>11</strong>. При каких <img decoding=вершины парабол y=-x^2+4mx-mи y=x^2+2mx-2расположены по одну сторону от оси х?

Обратим внимание на то, что у двух данных парабол ветви направлены в разные стороны: у первой старший коэффициент отрицателен, а у второй – положителен. Поэтому вершины будут лежать по одну сторону от оси, если одна из них будет иметь точки пересечения с осью х, а другая – нет. Иными словами, дискриминант одного квадратного уравнения должен быть положителен, а другого – отрицателен. Это приводит нас к двум системам неравенств:

графики функ13

Дискриминант и наличие пересечений параболы с осью х

.

Или же наоборот: . Эти два случая изображены на рисунке:

Определим дискриминанты обоих квадратных уравнений:

D_1=b^2-4ac=16m^2-4(-1)(<->m)=16m^2-4m» /></p> <p><img decoding=

Тогда имеем систему неравенств:

– решений нет, так как квадрат числа – неотрицателен, и сумма квадрата числа с положительным числом не может быть меньше ноля.

– в этой системе второе неравенство всегда соблюдается, решение первого – , ,

Мы рассмотрели один способ решения – с использованием дискриминанта. Есть еще один способ решения такого задания – с помощью координат вершины параболы. Решим последнюю задачу вторым способом.

Нам потребуется определить координаты вершин обеих парабол:

1. x_0=(<->b)/<2a>=(<->4m)/(-2)=2m» /></p> <p><img decoding=

– вторая система решений не имеет, а именно, нет решений у второго неравенства, поэтому решим первую. Второе неравенство первой системы справедливо всегда, осталось решить неравенство:

Решение этого неравенства и есть ответ задачи:

Понравилась статья? Поделить с друзьями:

Не пропустите также:

  • Как найти тему докторской диссертации
  • Как исправить стены если они уже покрашены
  • Неправильный дескриптор файла как исправить
  • Среднее значение листа как найти
  • Как побыстрее исправить зрение

  • 0 0 голоса
    Рейтинг статьи
    Подписаться
    Уведомить о
    guest

    0 комментариев
    Старые
    Новые Популярные
    Межтекстовые Отзывы
    Посмотреть все комментарии