Задание 19 · Задача с параметром
19.8. Использование монотонности, оценок
Для репетитора: показать ответы
1. Функциональный подход
Функциональные методы опираются на свойства функций, входящих в уравнение: ограниченность (область определения и область значений), чётность и нечётность, монотонность, периодичность, непрерывность, экстремумы. Задачи бывают, например, такие: исследовать свойства \(y=f(x,a)\) в зависимости от \(a\); найти параметр, при котором функция монотонна на заданном промежутке; найти параметр, при котором выполняется условие на число нулей или наибольшее значение.
2. Свойства монотонных функций
- Сумма возрастающих функций возрастает.
- Если \(f\) возрастает, то \(-f\) убывает; прибавление константы монотонность не меняет.
- Строго монотонная функция принимает каждое значение не более одного раза: из \(f(x_1)=f(x_2)\) следует \(x_1=x_2\). Значит, уравнение \(f(x)=c\) имеет не более одного корня.
- Если \(f\) возрастает, а \(g\) убывает на \([a;b]\), то уравнение \(f(x)=g(x)\) имеет не более одного корня.
- Непрерывная неубывающая на \([a;b]\) функция принимает все значения между \(f(a)\) и \(f(b)\); для строго монотонной функции каждое такое значение принимается ровно один раз.
- Композиция: если обе функции возрастают или обе убывают, композиция возрастает; если одна возрастает, а другая убывает, — убывает.
- Функция, обратная к возрастающей знакопостоянной функции, убывает (и наоборот).
- Произведение неотрицательных возрастающих функций возрастает (аналогично для убывающих).
Монотонность можно определять и через производную: если \(f'(t)<0\) на отрезке, то \(f\) убывает, и множество её значений на отрезке \([a;b]\) — это отрезок \([f(b);f(a)]\).
3. Метод оценки
Если при всех \(x\) верно \(f(x)\ge c\) и \(g(x)\le c\), то равенство \(f(x)=g(x)\) возможно только при \(f(x)=g(x)=c\). Метод удобен, когда в левой и правой частях стоят функции разного типа (степенная и логарифмическая, степенная и тригонометрическая). Задачи такого вида называют «минимаксными»: уравнение \(f=g\) читают как «минимум \(f\) равен максимуму \(g\)» и ищут параметр, при котором обе функции достигают этого значения в одной точке.
| Функция | Область значений |
|---|---|
| \(y=x^2\) | \(y\ge0\) |
| \(y=x+\dfrac1x\) | \(y\ge2\) при \(x>0\); \(y\le-2\) при \(x<0\) |
| \(y=|x|+|1-x|\) | \(y\ge1\); равенство \(y=1\) на отрезке \([0;1]\) |
| \(y=|x-a|+|x+a|\) | \(y\ge2|a|\); равенство на отрезке \([-|a|;|a|]\) |
Полезные неравенства: для положительных \(a_1,a_2\) верно \(\sqrt{\dfrac{a_1^2+a_2^2}{2}}\ge\dfrac{a_1+a_2}{2}\ge\sqrt{a_1a_2}\ge\dfrac{2}{\frac1{a_1}+\frac1{a_2}}\); а также \(\big||a|-|b|\big|\le|a\pm b|\le|a|+|b|\).
4. Метод главного модуля
- У1
- У2
Найдите все значения параметра a, для каждого из которых существует хотя бы одна пара чисел x и y, удовлетворяющих неравенству
- У3
Найти все значения параметра a, при каждом из которых уравнение
не имеет действительных решений.
- У4
Найдите все такие значения параметра a, при каждом из которых уравнение
не имеет решений.
- У5
Найдите все значения a, при каждом из которых уравнение
имеет хотя бы один корень.
- У6
- У7
Найдите все значения параметра b, при каждом из которых уравнение
имеет единственное решение на отрезке [−1; 2].
- У8
Найдите все целые отрицательные значения параметра а, при каждом из которых существует такое действительное число
что неравенство
не выполнено.
- У9
Найдите все значения параметра a, при каждом из которых уравнение
имеет единственное решение на отрезке
- У10
Найдите все значения параметра a, при каждом из которых число корней уравнения
равно наименьшему значению выражения
- У11
Найдите все значения параметра a при каждом из которых система неравенств
не имеет решений.
- У12
- У13
Найдите все положительные значения параметра a, при каждом из которых любое значение x из отрезка [−1; 1] является решением неравенства
- У14
Найдите все значения параметра a, при каждом из которых система уравнений
имеет хотя бы одно решение.
- У15
Найдите все значения a, при каждом из которых множество значений функции
содержит отрезок [0; 1].
- У16
- У17
Найдите все значения a, при каждом из которых неравенство
выполняется для всех
- У18
- У19
При каких p данная система имеет решения:
- У20
- У21
Найдите все значения a, при которых неравенство
выполняется для всех действительных значений
- У22
Найдите все значения параметра a, при которых для любого действительного x выполнено неравенство
- У23
Найдите все значения x, каждое из которых является решением уравнения
при любом значении a из отрезка
- У24
- У25
- Д1
- Д2
Найдите все значения a, при каждом из которых неравенство
выполняется для всех
- Д3
Найдите все такие значения параметра a, при каждом из которых уравнение
имеет хотя бы одно решение.
- Д4
При каких p данная система имеет решения:
- Д5
- Д6
Найдите все значения a, при которых неравенство
выполняется для всех действительных значений
- Д7
Найдите все значения параметра a, при которых для любого действительного x выполнено неравенство
- Д8
Найдите все значения x, каждое из которых является решением уравнения
при любом значении a из отрезка
- Д9
- Д10
Найдите все значения параметра a, при которых наименьшее значение функции
меньше 3.
- Д11
- Д12
Найдите все значения параметра a, при каждом из которых уравнение:
имеет единственное решение.
- Д13
Найдите все значения параметра a, при каждом из которых система
имеет ровно один или ровно два корня.
- Д14
Найдите все значения параметра a из отрезка
при каждом из которых система
имеет хотя бы одно решение.
- Д15
- Д16
Найдите все значения a, для каждого из которых существует хотя бы одна пара чисел x и y, удовлетворяющих неравенству
- Д17
Найти все значения параметра a, при каждом из которых уравнение
не имеет действительных решений.
- Д18
Найдите все такие значения параметра a, при каждом из которых уравнение
не имеет решений.
- Д19
Найдите все значения a, при каждом из которых уравнение
имеет хотя бы один корень.
- Д20
- Д21
Найдите все значения параметра b, при каждом из которых уравнение
имеет единственное решение на отрезке [−2; 2].
- Д22
Найдите все целые отрицательные значения параметра а, при каждом из которых существует такое действительное число
что неравенство
не выполнено.
- Д23
Найдите все значения параметра a, при каждом из которых уравнение
имеет ровно один корень на отрезке
- Д24
Найдите все значения a, при каждом из которых множество значений функции
содержит отрезок [0; 1].
- Д25
Найдите все значения a, для каждого из которых существует хотя бы одна пара чисел x и y, удовлетворяющих неравенству