Сверь числа и знаки с фото.
- Функция задана формулой \(f(x)=\frac{1}{3}x^2-2x\). Найдите:
- \(f(-6)\) и \(f(2)\); 2) нули функции.
- Найдите область определения функции \(f(x)=\frac{x-4}{x^2-x-6}\).
- Постройте график функции \(f(x)=x^2-4x+3\). Используя график, найдите:
- область значений функции;
- промежуток убывания функции;
- множество решений неравенства \(f(x)>0\).
- Постройте график функции:
- \(f(x)=\sqrt{x}+1\); 2) \(f(x)=\sqrt{x+1}\).
- Найдите область определения функции \(f(x)=\sqrt{x-2}+\frac{7}{x^2-16}\).
- При каких значениях \(b\) и \(c\) вершина параболы \(y=2x^2+bx+c\) находится в точке \(A(-3;-2)\)?
Сначала дам краткие ответы, затем покажу, как они получаются.
Кратко
- \(f(-6)=24\), \(f(2)=-\frac{8}{3}\); нули функции: \(x=0\) и \(x=6\).
- \(D(f)=(-\infty;-2)\cup(-2;3)\cup(3;+\infty)\).
- Область значений: \([-1;+\infty)\); убывает на \((-\infty;2]\); \(f(x)>0\) при \(x\in(-\infty;1)\cup(3;+\infty)\).
- Графики — сдвиги графика \(y=\sqrt{x}\): – вверх на 1; – влево на 1.
- \(D(f)=[2;4)\cup(4;+\infty)\).
- \(b=12\), \(c=16\).
Подробно
1. Значения функции и нули
Дана функция
\[ f(x)=\frac{1}{3}x^2-2x. \]
Подставляем \(x=-6\):
\[ f(-6)=\frac{1}{3}\cdot (-6)^2-2\cdot(-6) =12+12=24. \]
Подставляем \(x=2\):
\[ f(2)=\frac{1}{3}\cdot 4-4 =\frac{4}{3}-\frac{12}{3} =-\frac{8}{3}. \]
Нули функции — это такие \(x\), при которых \(f(x)=0\):
\[ \frac{1}{3}x^2-2x=0. \]
Умножим всё уравнение на 3:
\[ x^2-6x=0, \]
\[ x(x-6)=0. \]
Значит,
\[ x=0 \quad \text{или} \quad x=6. \]
Проверка: \(f(0)=0\), \(f(6)=\frac{36}{3}-12=12-12=0\). Всё верно.
2. Область определения дробной функции
\[ f(x)=\frac{x-4}{x^2-x-6}. \]
Дробь существует, когда знаменатель не равен нулю:
\[ x^2-x-6\ne 0. \]
Разложим на множители:
\[ x^2-x-6=(x-3)(x+2). \]
Знаменатель равен нулю при \(x=3\) и \(x=-2\). Эти значения надо исключить. Числитель \(x-4\) на область определения не влияет: если \(x=4\), функция равна нулю, но существует.
\[ D(f)=(-\infty;-2)\cup(-2;3)\cup(3;+\infty). \]
3. Квадратичная функция \(f(x)=x^2-4x+3\)
Выделим полный квадрат:
\[ x^2-4x+3=(x^2-4x+4)-1=(x-2)^2-1. \]
Значит, вершина параболы — точка
\[ (2;-1). \]
Ветви направлены вверх, потому что коэффициент перед \(x^2\) равен \(1>0\).
Найдём нули:
\[ x^2-4x+3=0, \]
\[ (x-1)(x-3)=0, \]
\[ x=1,\quad x=3. \]
График можно построить по точкам:
| \(x\) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
|---|---|---|---|---|---|
| \(y\) | 3 | 0 | -1 | 0 | 3 |
1) Область значений
Самое маленькое значение функции — в вершине:
\[ y_{\min}=-1. \]
Ветви уходят вверх, поэтому
\[ E(f)=[-1;+\infty). \]
2) Промежуток убывания
До вершины \(x=2\) график идёт вниз. Поэтому функция убывает на
\[ (-\infty;2]. \]
Иногда в школе записывают без включения вершины: \((-\infty;2)\). Смысл тот же: левее \(x=2\) функция убывает.
3) Решение неравенства \(f(x)>0\)
Нужно найти, где парабола выше оси \(Ox\). Корни \(1\) и \(3\), ветви вверх, значит:
\[ x<1 \quad \text{или} \quad x>3. \]
То есть
\[ x\in(-\infty;1)\cup(3;+\infty). \]
Точки \(1\) и \(3\) не включаем, потому что неравенство строгое.
4. Графики функций с корнем
1) \(f(x)=\sqrt{x}+1\)
Подкоренное выражение:
\[ x\ge 0. \]
График \(y=\sqrt{x}\) сдвинут вверх на 1. Начало графика — точка \((0;1)\). Левее нуля графика нет.
Характерные точки:
| \(x\) | 0 | 1 | 4 | 9 |
|---|---|---|---|---|
| \(y\) | 1 | 2 | 3 | 4 |
Область значений:
\[ [1;+\infty). \]
2) \(f(x)=\sqrt{x+1}\)
Здесь
\[ x+1\ge 0, \]
поэтому
\[ x\ge -1. \]
Это график \(y=\sqrt{x}\), сдвинутый влево на 1. Начало графика — точка \((-1;0)\).
Характерные точки:
| \(x\) | -1 | 0 | 3 | 8 |
|---|---|---|---|---|
| \(y\) | 0 | 1 | 2 | 3 |
Область значений:
\[ [0;+\infty). \]
Оба графика — только правая «половинка» параболы, направленная вправо.
5. Область определения функции с корнем и дробью
\[ f(x)=\sqrt{x-2}+\frac{7}{x^2-16}. \]
Должны выполняться два условия:
\[ \begin{cases} x-2\ge 0,\\ x^2-16\ne 0. \end{cases} \]
Первое условие:
\[ x\ge 2. \]
Второе:
\[ x^2-16\ne0, \]
\[ x\ne -4,\quad x\ne 4. \]
Но \(x=-4\) и так не входит в промежуток \(x\ge2\). Остаётся исключить только \(x=4\).
\[ D(f)=[2;4)\cup(4;+\infty). \]
Точка \(x=2\) включается: корень равен нулю, а дробь при \(x=2\) существует.
6. Вершина параболы в заданной точке
Дана парабола
\[ y=2x^2+bx+c, \]
её вершина находится в точке \(A(-3;-2)\).
Формула абсциссы вершины:
\[ x_{\text{в}}=-\frac{b}{2a}. \]
Здесь \(a=2\), поэтому
\[ -3=-\frac{b}{4}. \]
Отсюда
\[ b=12. \]
Теперь используем то, что вершина лежит на параболе: при \(x=-3\) значение функции равно \(-2\).
\[ -2=2\cdot(-3)^2+12\cdot(-3)+c. \]
\[ -2=18-36+c, \]
\[ -2=-18+c, \]
\[ c=16. \]
Ответ:
\[ b=12,\quad c=16. \]
Проверка:
\[ y=2x^2+12x+16=2(x+3)^2-2. \]
Вершина действительно \((-3;-2)\).
Что важно запомнить
- Дробь определена, когда знаменатель не равен нулю.
- Корень \( \sqrt{A} \) определён при \(A\ge 0\).
- У параболы \(y=ax^2+bx+c\) вершина имеет абсциссу \(x=-\frac{b}{2a}\).
- Для квадратичной функции знак неравенства удобно определять по графику: выше оси или ниже оси.