Исследование тригонометрических свойств
Я рассматриваю область определения, симметричную относительно 0. Поскольку синус и тангенс являются нечётными функциями, вычисление показывает, что f(-x) = -sin x - tan(-x), что подтверждает нечётность!
Для графика y = sin x + 1 на интервале [-π/2, 2π] мне нужно составить таблицу ключевых точек для наглядности. Было бы полезно отметить, что в таких точках, как -π/2, 0, π/2 и 3π/2, функция ведёт себя предсказуемо. Также можно структурированно указать периодичность и максимальные значения.
Классификация функций и их свойства
Я думаю о классификации функции как чётной или нечётной и понимаю, что для моей цели достаточно просто указать, что она нечётная. Я отмечаю, что нечётная функция не может одновременно быть тождественно равной нулю, если только область определения не состоит из нуля; например, f(π/4) не равна нулю. Я также хочу включить таблицу значений sin x на заданных интервалах. Наконец, я рассматриваю, стоит ли упомянуть её монотонность на некоторых интервалах. В целом, думаю, всё готово!
Анализ тригонометрических уравнений
Я работаю с уравнением 2x = -π/2 + 2πn, которое даёт x = -π/4 + πn или x = 3π/4 + πn. Мне нужно последовательно придерживаться одного из вариантов. Когда x = 3π/4 + πk, sin(3π/2 + 2πk) = -1, и это подтверждается. Для графика Q5 функции y = 0.5cos x - 2 область определения — все действительные числа, период равен 2π, а область значений — [-5/2, -3/2]. Далее следует сосредоточиться на интервалах возрастания.
Определение этапов построения графика косинуса
Я думаю о длине 2.5π, которая составляет 1.25 периода. График начинается в нижней точке, переходит в максимальную точку, затем возвращается в нижнюю точку и заканчивается на средней линии. Возможно, ASCII-представление не обязательно, но формулировка «изобразить» подразумевает, что может потребоваться график. Поскольку я не могу нарисовать его непосредственно, псевдографик или таблица могли бы подойти лучше.
Мне также нужно подготовить подробное доказательство, учитывая область определения, сдвиг и проверки правильности на каждом этапе.
Анализ точек графика и области значений
Я рассматриваю, стоит ли включить точки графика и область значений для вопроса 5. Возможная таблица может выглядеть так:
x: 0, π/2, π, 3π/2, 2π
y: -3/2, -2, -5/2, -2, -3/2.
Поскольку присутствует вертикальный сдвиг, график повторяется. Возможно, стоит рассмотреть x = -π/2, где cos = 0, что даёт значение -2. Затем мне нужно проверить, когда функция возрастает, что связано с производной \(0.5\cos x - 2\).
В конечном итоге я хочу уточнить интервалы возрастания, чтобы они были простыми и стандартными.
Краткий ответ
- \(D(y)=\mathbb R\), \(E(y)=[-2;2]\).
- Функция \(y=\sin x-\tg x\) — нечётная,
\(D(y)=\mathbb R\setminus\left\{\frac{\pi}{2}+\pi k,\ k\in\mathbb Z\right\}\). - График \(y=\sin x+1\) — график синуса, сдвинутый вверх на \(1\).
- \[ y_{\max}=\frac52,\qquad y_{\min}=-\frac12. \]
- График \(y=0{,}5\cos x-2\) — косинусоида с амплитудой \(0{,}5\), сдвинутая вниз на \(2\).
Функция возрастает при \[ x\in(\pi+2\pi k;\,2\pi+2\pi k),\qquad k\in\mathbb Z. \]
Решение
1. Область определения и множество значений
Дана функция:
\[ y=2\cos x. \]
Косинус определён при любых действительных \(x\), поэтому
\[ D(y)=\mathbb R. \]
Так как
\[ -1\le \cos x\le 1, \]
умножим неравенство на \(2\):
\[ -2\le 2\cos x\le 2. \]
Следовательно,
\[ E(y)=[-2;2]. \]
Значения \(-2\) и \(2\) достигаются, поэтому ответ точный.
2. Чётность функции
\[ y=\sin x-\tg x. \]
Сначала найдём область определения. Тангенс не существует, когда
\[ \cos x=0, \]
то есть при
\[ x=\frac{\pi}{2}+\pi k,\qquad k\in\mathbb Z. \]
Поэтому
\[ D(y)=\mathbb R\setminus \left\{\frac{\pi}{2}+\pi k,\ k\in\mathbb Z\right\}. \]
Эта область симметрична относительно нуля.
Проверим значение функции при \(-x\):
\[ f(-x)=\sin(-x)-\tg(-x). \]
Так как синус и тангенс — нечётные функции,
\[ \sin(-x)=-\sin x,\qquad \tg(-x)=-\tg x. \]
Тогда
\[ f(-x)=-\sin x+\tg x =-(\sin x-\tg x) =-f(x). \]
Следовательно, функция является нечётной.
3. График функции \(y=\sin x+1\)
График \(y=\sin x+1\) получаем из графика \(y=\sin x\) сдвигом вверх на \(1\).
Основные точки на отрезке \(\left[-\frac{\pi}{2};2\pi\right]\):
\[ \begin{array}{c|cccccc} x&-\frac{\pi}{2}&0&\frac{\pi}{2}&\pi&\frac{3\pi}{2}&2\pi\\ \hline y=\sin x+1&0&1&2&1&0&1 \end{array} \]
Нужно отметить точки
\[ \left(-\frac{\pi}{2};0\right),\quad (0;1),\quad \left(\frac{\pi}{2};2\right),\quad (\pi;1), \]
\[ \left(\frac{3\pi}{2};0\right),\quad (2\pi;1) \]
и плавно соединить их синусоидой.
Наибольшее значение на данном отрезке равно \(2\), наименьшее — \(0\).
4. Наибольшее и наименьшее значения
\[ y=3\sin x\cos x+1. \]
Используем формулу
\[ \sin 2x=2\sin x\cos x, \]
откуда
\[ \sin x\cos x=\frac12\sin 2x. \]
Тогда
\[ y=3\cdot\frac12\sin 2x+1 =\frac32\sin 2x+1. \]
Так как
\[ -1\le \sin 2x\le 1, \]
получаем
\[ -\frac32\le \frac32\sin 2x\le \frac32. \]
Прибавим \(1\):
\[ -\frac12\le y\le \frac52. \]
Следовательно,
\[ \boxed{y_{\min}=-\frac12},\qquad \boxed{y_{\max}=\frac52}. \]
Проверка условий достижения:
максимум при \(\sin 2x=1\), то есть \[ x=\frac{\pi}{4}+\pi k; \]
минимум при \(\sin 2x=-1\), то есть \[ x=\frac{3\pi}{4}+\pi k, \] где \(k\in\mathbb Z\).
5. График и промежутки возрастания
\[ y=0{,}5\cos x-2. \]
Это график \(y=\cos x\):
- с амплитудой \(0{,}5\);
- с периодом \(2\pi\);
- сдвинутый вниз на \(2\).
Множество значений:
\[ -2{,}5\le y\le -1{,}5. \]
Основные точки одного периода:
\[ \begin{array}{c|ccccc} x&0&\frac{\pi}{2}&\pi&\frac{3\pi}{2}&2\pi\\ \hline y&-1{,}5&-2&-2{,}5&-2&-1{,}5 \end{array} \]
График проходит через точки
\[ (0;-1{,}5),\quad \left(\frac{\pi}{2};-2\right),\quad (\pi;-2{,}5), \]
\[ \left(\frac{3\pi}{2};-2\right),\quad (2\pi;-1{,}5) \]
и повторяется через \(2\pi\).
Найдём промежутки возрастания с помощью производной:
\[ y'=-0{,}5\sin x. \]
Функция возрастает, когда
\[ y'>0, \]
то есть
\[ -0{,}5\sin x>0 \quad\Longleftrightarrow\quad \sin x<0. \]
Синус отрицателен на промежутках
\[ \boxed{x\in(\pi+2\pi k;\,2\pi+2\pi k)},\qquad k\in\mathbb Z. \]