Давайте разберемся с заданной функцией \( u(x) = \sqrt{x^3 - 6x^2 + x} \).
Шаг 1: Найти область определения функции.
Область определения функции — это множество всех значений \( x \), для которых функция определена. В данном случае у нас есть квадратный корень, который требует, чтобы выражение под ним было неотрицательным. То есть:
\[ x^3 - 6x^2 + x \geq 0 \]
Шаг 2: Упрощение выражения.
Давайте упростим и факторизуем это выражение. Для начала вынесем \( x \) за скобки:
\[ x(x^2 - 6x + 1) \geq 0 \]
Теперь нам нужно решить неравенство \( x(x^2 - 6x + 1) \geq 0 \).
Шаг 3: Найти корни.
Сначала найдем корни квадратного уравнения \( x^2 - 6x + 1 = 0 \) с помощью дискриминанта:
\[ D = b^2 - 4ac = (-6)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 1 = 36 - 4 = 32 \]
Корни уравнения находятся по формуле:
\[ x = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{6 \pm \sqrt{32}}{2} \]
Упростим корни:
\[ \sqrt{32} = 4\sqrt{2} \] \[ x = \frac{6 \pm 4\sqrt{2}}{2} = 3 \pm 2\sqrt{2} \]
Шаг 4: Определяем корни неравенства.
Таким образом, у нас есть три корня:
- \( x = 0 \)
- \( x = 3 + 2\sqrt{2} \)
- \( x = 3 - 2\sqrt{2} \)
Шаг 5: Исследуем знаки на промежутках.
Определим знаки произведения \( x(x - (3 - 2\sqrt{2}))(x - (3 + 2\sqrt{2})) \) на интервалах:
- \( (-\infty, 0) \)
- \( (0, 3 - 2\sqrt{2}) \)
- \( (3 - 2\sqrt{2}, 3 + 2\sqrt{2}) \)
- \( (3 + 2\sqrt{2}, +\infty) \)
Чтобы понять знак произведения, проверяем произвольные значения внутри каждого интервала.
- На интервале \((- \infty, 0)\): например, \( x = -1 \) → знак отрицательный.
- На интервале \( (0, 3 - 2\sqrt{2}) \): например, \( x = 1 \) → знак положительный.
- На интервале \( (3 - 2\sqrt{2}, 3 + 2\sqrt{2}) \): например, \( x = 3 \) → знак отрицательный.
- На интервале \( (3 + 2\sqrt{2}, +\infty)\): например, \( x = 5 \) → знак положительный.
Шаг 6: Итоговое решение.
Таким образом, мы имеем:
Функция \( u(x) \) определена для \( x \) из следующих отрезков:
\[ x \in [0, 3 - 2\sqrt{2}] \cup [3 + 2\sqrt{2}, +\infty) \]
Таким образом, значения \( x \), которые входят в область определения функции — это все значения в указанных интервалах.