Давайте разберем функцию \( f(x) = \sqrt{-x^2 + 6x - 5} \) по частям.
а. Область определения функции
Функция под корнем должна быть неотрицательной:
\[ -x^2 + 6x - 5 \geq 0 \]
Решим неравенство. Для начала найдем корни квадратного уравнения:
\[ -x^2 + 6x - 5 = 0 \]
Перепишем уравнение в стандартной форме:
\[ x^2 - 6x + 5 = 0 \]
Используя формулу дискриминанта:
\[ D = b^2 - 4ac = 6^2 - 4 \cdot 1 \cdot 5 = 36 - 20 = 16 \]
Теперь найдем корни:
\[ x_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{6 \pm 4}{2} = \{ 5, 1 \} \]
Теперь, чтобы найти область определения, необходимо изучить знак функции \( -x^2 + 6x - 5 \). Это парабола, открывающаяся вниз (поскольку коэффициент при \( x^2 \) отрицательный), достигает максимума в середине между корнями.
Середина между корнями:
\[ x = \frac{1 + 5}{2} = 3 \]
Значит, функция \( -x^2 + 6x - 5 \) будет неотрицательной на промежутке от 1 до 5:
\[ 1 \leq x \leq 5 \]
Таким образом, область определения функции:
\[ D_f = [1, 5] \]
б. Промежутки возрастания и убывания функции
Чтобы определить, на каком промежутке функция возрастает или убывает, найдем производную.
\[ f'(x) = \frac{1}{2\sqrt{-x^2 + 6x - 5}} \cdot (-2x + 6) = \frac{-x + 3}{\sqrt{-x^2 + 6x - 5}} \]
Функция будет возрастать, когда \( f'(x) > 0 \) и убывать, когда \( f'(x) < 0 \).
Решим неравенство \( -x + 3 > 0 \):
\[ x < 3 \]
На промежутке \( [1, 5] \):
- \( f \) возрастает на интервале \( [1, 3) \)
- \( f \) убывает на интервале \( (3, 5] \)
в. Наибольшее и наименьшее значение функции на отрезке от -4 до -1
Поскольку область определения \( [1, 5] \), то на заданном отрезке \( [-4, -1] \) функция не определена. Это значит, что на этом отрезке функция не имеет ни наибольшего, ни наименьшего значения, поскольку значения функции на этом отрезке не вычисляются.
Таким образом, итоговые ответы:
а. Область определения: \( D_f = [1, 5] \)
б. Промежутки возрастания: \( [1, 3) \); Промежутки убывания: \( (3, 5] \)
в. На отрезке от -4 до -1 функция не определена.