Mekhmatik
22

Задание 22 — №338160

Функции и их свойства. Графики функций

Кусочно-непрерывные функцииФИПИ: Построение графиков кусочно-непрерывных функций

Условие

Постройте график функции $y=|x|(x + 1) - 6x$ и определите, при каких значениях m прямая $y=m$ имеет с графиком ровно две общие точки.

Постройте график функции y=|x|(x + 1) - 6x и определите, при каких значениях m прямая y=m имеет с графиком ровно две общие точки.

Решение

Чертёж к решению
  1. 1

    Запишем функцию, учитывая определение модуля. При $x<0$ имеем $|x|=-x$, поэтому
    $y=-x(x+1)-6x=-x^2-7x$. При $x\geq0$ имеем $|x|=x$, поэтому
    $y=x(x+1)-6x=x^2-5x$.

  2. 2

    Для ветки при $x<0$ приведём выражение к полному квадрату. Запишем
    $y=-x^2-7x=-\left(x^2+7x\right)$. Используем формулу выделения полного квадрата для многочлена $x^2+7x$: по формуле
    $x^2+7x=\left(x+\frac{7}{2}\right)^2-\frac{49}{4}$,
    получаем
    $$y=-\left[\left(x+\frac{7}{2}\right)^2-\frac{49}{4}\right]=-\left(x+\frac{7}{2}\right)^2+\frac{49}{4}$$.
    Таким образом, вершина параболы находится в точке $\left(-\frac{7}{2},\frac{49}{4}\right)$.

  3. 3

    Для ветки при $x\geq0$ также выделим полный квадрат. Имеем
    $y=x^2-5x$.
    Применим формулу для выделения полного квадрата:
    $x^2-5x=\left(x-\frac{5}{2}\right)^2-\frac{25}{4}$,
    то есть вершина параболы — точка $\left(\frac{5}{2},-\frac{25}{4}\right)$.

  4. 4

    Определим условие касания прямой $y=m$ к графиком. Рассмотрим сначала левую ветку: при $x<0$ уравнение графика имеет вид
    $-\left(x+\frac{7}{2}\right)^2+\frac{49}{4}=m$.
    Прямая касается графика, если она проходит через вершину, то есть при
    $m=\frac{49}{4}$. В этом случае у ветки получается единственная (двойная) точка пересечения.

  5. 5

    Рассмотрим правую ветку: при $x\geq0$ уравнение графика имеет вид
    $\left(x-\frac{5}{2}\right)^2-\frac{25}{4}=m$.
    Прямая касается этой ветки, если
    $m=-\frac{25}{4}$, так как тогда достигается минимальное значение графика. При этом касание даёт одну точку пересечения в области $x\geq0$.

  6. 6

    При значении $m=\frac{49}{4}$ левая ветка имеет одну (касательную) точку, а у правой ветки уравнение $x^2-5x=\frac{49}{4}$ даёт два корня, из которых только один удовлетворяет условию $x\geq0$.

    Аналогично, при $m=-\frac{25}{4}$ правая ветка имеет единственную точку касания, а у левой ветки уравнение $-x^2-7x=-\frac{25}{4}$ даёт два корня, из которых только один удовлетворяет условию $x<0$.

    Таким образом, при $m=\frac{49}{4}$ и $m=-\frac{25}{4}$ прямая $y=m$ пересекает график ровно в двух точках.
    Переведём эти значения в десятичную запись: $\frac{49}{4}=12,25$ и $-\frac{25}{4}=-6,25$.

Ответ: −6,25; 12,25