Решим вашу задачу по шагам.
1. Построение графика функции и анализ
1.1. Определение функции
Функция задана как ( y = -x^2 - 6x + 7 ). Это квадратичная функция.
1.2. Область определения
Область определения квадратичной функции: все действительные числа, т.е. ( D_f = (-\infty; +\infty) ).
1.3. Область значений
Чтобы найти область значений, сначала найдем координаты вершины параболы. Вершина параболы ( y = ax^2 + bx + c ) находится по формуле:
[
x_v = -\frac{b}{2a}
]
где ( a = -1 ), ( b = -6 ). Подставим:
[
x_v = -\frac{-6}{2 \cdot -1} = \frac{6}{-2} = -3
]
Теперь подставим ( x_v ) в уравнение функции, чтобы найти ( y_v ):
[
y_v = -(-3)^2 - 6(-3) + 7 = -9 + 18 + 7 = 16
]
Таким образом, координаты вершины: ((-3, 16)).
Так как парабола открыта вниз (коэффициент перед ( x^2 ) отрицательный), наименьшее значение функции достигается на бесконечности, а наибольшее значение в вершине, т.е.:
[
D_y = (-\infty; 16]
]
1.4. Нули функции
Нули функции находятся при ( y = 0 ):
[
0 = -x^2 - 6x + 7
]
Умножим всё на (-1):
[
0 = x^2 + 6x - 7
]
Решаем квадратное уравнение по формуле:
[
x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} = \frac{-6 \pm \sqrt{6^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-7)}}{2 \cdot 1} = \frac{-6 \pm \sqrt{36 + 28}}{2} = \frac{-6 \pm \sqrt{64}}{2} = \frac{-6 \pm 8}{2}
]
Решения:
[
x_1 = \frac{2}{2} = 1, \quad x_2 = \frac{-14}{2} = -7
]
Таким образом, нули функции: ( x_1 = 1 ) и ( x_2 = -7 ).
1.5. Промежутки знакопостоянства
Функция меняет знак в точках ( x = -7 ) и ( x = 1 ). Проверим промежутки:
- Для ( x < -7 ) (например, ( x = -8 )): ( y > 0 )
- Для ( -7 < x < 1 ) (например, ( x = 0 )): ( y < 0 )
- Для ( x > 1 ) (например, ( x = 2 )): ( y < 0 )
Промежутки знакопостоянства:
- ( (-\infty, -7) ) (знак ( + ))
- ( (-7, 1) ) (знак ( - ))
- ( (1, +\infty) ) (знак ( - ))
1.6. Промежутки возрастания и убывания
Функция возрастает на ( (-\infty, -3) ) (до вершины) и убывает на ( (-3, +\infty) ) (после вершины).
1.7. Наименьшие и наибольшие значения
Наименьшее значение не существует, так как функция уходит на ( -\infty ), а наибольшее значение функции равно 16 (при ( x = -3 )).
2. Соотнесение графиков с формулами
Сравните графики и функции:
- ( y = \sqrt{x} ) - График квадратного корня, начинается в точке (0,0), идёт вверх.
- ( y = |x| ) - Абсолютное значение, V-образный график.
- ( y = -\frac{1}{x} ) - График гиперболы, уходит в бесконечность в разных квадрантах.
- ( y = x^2 ) - Квадратная парабола, открыта вверх.
- ( y = x^3 ) - Кубическая функция, проходящая через начало координат, имеет S-образный вид.
- ( y = \frac{1}{x} ) - График гиперболы, с вертикальной асимптотой по оси Y.
- ( y = -x^2 ) - Квадратная парабола, открыта вниз.
Попробуйте сопоставить особенности графиков с формулами, учитывая их поведение в различных диапазонах.