СДАМ ГИА:
РЕШУ ЕГЭ
Образовательный портал для подготовки к экзаменам
Математика профильного уровня
Математика профильного уровня
≡ Математика
Базовый уровень
Профильный уровень
Информатика
Русский язык
Английский язык
Немецкий язык
Французский язык
Испанский язык
Физика
Химия
Биология
География
Обществознание
Литература
История
Сайты, меню, вход, новости
СДАМ ГИАРЕШУ ЕГЭРЕШУ ОГЭРЕШУ ВПРРЕШУ ЦТ
Об экзамене
Каталог заданий
Варианты
Ученику
Учителю
Школа
Эксперту
Справочник
Карточки
Теория
Сказать спасибо
Вопрос — ответ
Чужой компьютер
Зарегистрироваться
Восстановить пароль
Войти через ВКонтакте
Играть в ЕГЭ-игрушку
Новости
10 марта
Как подготовиться к ЕГЭ и ОГЭ за 45 дней
6 марта
Изменения ВПР 2023
3 марта
Разместили утвержденное расписание ЕГЭ
27 января
Вариант экзамена блокадного Ленинграда
23 января
ДДОС-атака на Решу ЕГЭ. Шантаж.
6 января
Открываем новый сервис: «папки в избранном»
22 декабря
Открыли новый портал Решу Олимп. Для подготовки к перечневым олимпиадам!
4 ноября
Материалы для подготовки к итоговому сочинению 2022–2023
31 октября
Сертификаты для учителей о работе на Решу ЕГЭ, ОГЭ, ВПР
21 марта
Новый сервис: рисование
31 января
Внедрили тёмную тему!
НАШИ БОТЫ
Все новости
ЧУЖОЕ НЕ БРАТЬ!
Экзамер из Таганрога
10 апреля
Предприниматель Щеголихин скопировал сайт Решу ЕГЭ
Наша группа
Каталог заданий.
Исследование тригонометрических функций
Пройти тестирование по этим заданиям
Вернуться к каталогу заданий
Версия для печати и копирования в MS Word
1
Тип 11 № 26692
Найдите наибольшее значение функции на отрезке
Аналоги к заданию № 26692: 3401 70043 517179 517217 561728 561769 3403 3405 3407 3409 … Все
Источник: Пробный экзамен Санкт-Петербург 2015. Вариант 2., Пробный экзамен по математике Санкт-Петербург 2015. Вариант 2.
Кодификатор ФИПИ/Решу ЕГЭ: 3.2.1 Монотонность функции. Промежутки возрастания и убывания, 3.2.5 Точки экстремума функции, 3.2.6 Наибольшее и наименьшее значения функции, 4.2.1 Применение производной к исследованию функций и построению графиков, Наименьшее (наибольшее) значение функции во внутренней точке отрезка
Решение
·
·
Курс Д. Д. Гущина
·
Сообщить об ошибке · Помощь
2
Тип 11 № 26693
Найдите наименьшее значение функции на отрезке
Аналоги к заданию № 26693: 70087 3417 3419 3421 3423 3425 3427 3429 3431 3433 … Все
Кодификатор ФИПИ/Решу ЕГЭ: 3.2.1 Монотонность функции. Промежутки возрастания и убывания, 3.2.5 Точки экстремума функции, 3.2.6 Наибольшее и наименьшее значения функции, 4.2.1 Применение производной к исследованию функций и построению графиков, Наименьшее (наибольшее) значение функции во внутренней точке отрезка
Решение
·
·
Курс Д. Д. Гущина
·
Сообщить об ошибке · Помощь
3
Тип 11 № 26694
Найдите наименьшее значение функции на отрезке
Аналоги к заданию № 26694: 3437 70133 70137 509642 523374 523399 3439 3441 3443 3445 … Все
Кодификатор ФИПИ/Решу ЕГЭ: 3.2.1 Монотонность функции. Промежутки возрастания и убывания, 3.2.5 Точки экстремума функции, 3.2.6 Наибольшее и наименьшее значения функции, 4.2.1 Применение производной к исследованию функций и построению графиков, Наименьшее (наибольшее) значение функции на границе отрезка
Решение
·
·
Курс Д. Д. Гущина
·
Сообщить об ошибке · Помощь
4
Тип 11 № 26695
Найдите наибольшее значение функции на отрезке
Аналоги к заданию № 26695: 3457 70187 509500 517158 3459 3461 3463 3465 3467 3469 … Все
Источник: Пробный экзамен по профильной математике Санкт-Петербург 05.04.2016. Вариант 2.
Кодификатор ФИПИ/Решу ЕГЭ: 3.2.1 Монотонность функции. Промежутки возрастания и убывания, 3.2.5 Точки экстремума функции, 3.2.6 Наибольшее и наименьшее значения функции, 4.2.1 Применение производной к исследованию функций и построению графиков, Наименьшее (наибольшее) значение функции на границе отрезка
Решение
·
·
Курс Д. Д. Гущина
·
Сообщить об ошибке · Помощь
5
Тип 11 № 26696
Найдите наименьшее значение функции на отрезке
Аналоги к заданию № 26696: 3475 70237 3477 3479 3481 3483 3485 3487 3489 3491 … Все
Кодификатор ФИПИ/Решу ЕГЭ: 3.2.1 Монотонность функции. Промежутки возрастания и убывания, 3.2.5 Точки экстремума функции, 3.2.6 Наибольшее и наименьшее значения функции, 4.2.1 Применение производной к исследованию функций и построению графиков, Наименьшее (наибольшее) значение функции на границе отрезка
Решение
·
·
Курс Д. Д. Гущина
·
Сообщить об ошибке · Помощь
Пройти тестирование по этим заданиям
О проекте · Редакция · Правовая информация · О рекламе
© Гущин Д. Д., 2011—2023
Лучшие репетиторы для сдачи ЕГЭ
Задания по теме «Тригонометрические функции»
Открытый банк заданий по теме тригонометрические функции. Задания B12 из ЕГЭ по математике (профильный уровень)
Тригонометрические уравнения
Задание №1135
Тип задания: 12
Тема:
Тригонометрические функции
Условие
Найдите наибольшее значение функции y=12x-12tg x-18 на отрезке left[0;,frac{pi}{4}right].
Показать решение
Решение
Найдём производную исходной функции:
y’= (12x)’-12(tg x)’-(18)’= 12-frac{12}{cos ^2x}= frac{12cos ^2x-12}{cos ^2x}leqslant0. Значит, исходная функция является невозрастающей на рассматриваемом промежутке и принимает наибольшее значение на левом конце отрезка, то есть при x=0. Наибольшее значение равно y(0)= 12cdot 0-12 tg (0)-18= -18.
Ответ
-18
Источник: «Математика. Подготовка к ЕГЭ-2017. Профильный уровень». Под ред. Ф. Ф. Лысенко, С. Ю. Кулабухова.
Задание №1128
Тип задания: 12
Тема:
Тригонометрические функции
Условие
Найдите наименьшее значение функции y=32tg x — 32x-8pi+103 на отрезке left[-frac{pi}{4}; frac{pi}{4}right].
Показать решение
Решение
Найдём производную исходной функции:
y’= 32(tg x)’-(32x)’-(8pi )’+(103)’= frac{32}{cos ^2x}-32= frac{32-32cos ^2x}{cos ^2x}geqslant0. Значит, исходная функция является неубывающей на рассматриваемом промежутке и принимает
наименьшее значение на левом конце отрезка, то есть при x=-frac{pi}{4}. Наименьшее значение равно yleft(-frac{pi}{4}right)= 32tgleft(-frac{pi}{4}right)-32cdotleft(-frac{pi}{4}right)-8pi+103= -32+103= 71.
Ответ
71
Источник: «Математика. Подготовка к ЕГЭ-2017. Профильный уровень». Под ред. Ф. Ф. Лысенко, С. Ю. Кулабухова.
Задание №1122
Тип задания: 12
Тема:
Тригонометрические функции
Условие
Найдите точку минимума функции y=(0,7-x)cos x+sin x+2, принадлежащую промежутку left(0; frac{pi}{2}right).
Показать решение
Решение
Найдём производную исходной функции: y’= (0,7-x)’ cos x,+ (0,7-x)(cos x)’+(sin x)’+(2)’ = -cos x+(0,7-x)cdot (- sin x)+ cos x= (x-0,7) sin x. Найдём нули производной на интервале left(0; frac{pi}{2}right), учитывая, что на этом множестве sin x>0.
Имеем (x-0,7) sin x=0;
x-0,7=0;
x=0,7.
Значение x=0,7 принадлежит интервалу left(0; frac{pi}{2}right). При x in (0; 0,7) выполняется неравенство y'(x)<0. При x in left(0,7; frac{pi}{2}right) выполняется неравенство y'(x)>0.
Отсюда x=0,7 является единственной точкой минимума на рассматриваемом интервале.
Ответ
0,7
Источник: «Математика. Подготовка к ЕГЭ-2017. Профильный уровень». Под ред. Ф. Ф. Лысенко, С. Ю. Кулабухова.
Задание №1118
Тип задания: 12
Тема:
Тригонометрические функции
Условие
Найдите наименьшее значение функции y=24+frac{9pi}{4}-9x-9sqrt2cos x на отрезке left[0; frac{pi}{2}right].
Показать решение
Решение
Найдём производную исходной функции: y’=-9+9sqrt 2 sin x. Вычислим нули производной: y’=0;
-9+9sqrt 2sin x=0;
sin x=frac{sqrt2}{2}.
На отрезке left[0; frac{pi}{2}right] этому уравнению удовлетворяет только x=frac{pi}{4}. Расставим знаки производной и определим промежутки монотонности исходной функции на рассматриваемом отрезке.
Из рисунка видно, что при x<frac{pi}{4} выполняется y'(x)<0 и исходная функция убывает. Аналогично, при x>frac{pi}{4} выполняется y'(x)>0 и исходная функция возрастает. Значит, наименьшее значение достигается при x=frac{pi}{4} и равно yleft(frac{pi}{4}right)= 24+frac{9pi}{4}-9cdotfrac{pi}{4}-9sqrt2cos frac{pi}{4}= 24-9=15.
Ответ
15
Источник: «Математика. Подготовка к ЕГЭ-2017. Профильный уровень». Под ред. Ф. Ф. Лысенко, С. Ю. Кулабухова.
Задание №957
Тип задания: 12
Тема:
Тригонометрические функции
Условие
Найдите точку максимума функции y=(4x-5)cos x-4sin x+12, принадлежащую промежутку left ( 0; frac{pi}{2} right ).
Показать решение
Решение
Найдём производную исходной функции: y’= (4x-5)’cos x+(4x-5)(cos x)’-4(sin x)’+(12)’= 4cos x+(4x-5)cdot(-sin x)-4cos x= -(4x-5)sin x.
Найдём нули производной на интервале left ( 0; frac{pi}{2} right ), учитывая, что на этом множестве sin x>0.
Имеем -(4x-5)sin x=0,
4x-5=0,
x=frac54.
Значение x=frac54 принадлежит интервалу left ( 0; frac{pi}{2} right ). При xinleft ( 0; frac54 right ) выполняется неравенство y'(x)>0. При xinleft ( frac54; frac{pi}{2} right ) выполняется неравенство y'(x)<0. Отсюда x=frac54=1,25 является единственной точкой максимума на рассматриваемом интервале.
Ответ
1,25
Источник: «Математика. Подготовка к ЕГЭ-2017. Профильный уровень». Под ред. Ф. Ф. Лысенко, С. Ю. Кулабухова.
Задание №955
Тип задания: 12
Тема:
Тригонометрические функции
Условие
Найдите наибольшее значение функции y=18cos x+9sqrt3 x-3sqrt3 pi+16 на отрезке left [ 0; frac{pi}{2} right ].
Показать решение
Решение
Найдём производную исходной функции: y’=-18sin x+9sqrt3. Вычислим нули производной: y’=0.
-18sin x+9sqrt3=0,
sin x=frac{sqrt3}{2}.
На отрезке left [ 0; frac{pi}{2} right ] этому уравнению удовлетворяет только x=frac{pi}{3}. Расставим знаки производной и определим промежутки монотонности исходной функции на рассматриваемом отрезке.
Из рисунка видно, что при x<frac{pi}{3} выполняется y'(x)>0 и исходная функция возрастает. Аналогично при x>frac{pi}{3} выполняется y'(x)<0 и исходная функция убывает. Значит, наибольшее значение достигается при x=frac{pi}{3} и равно yleft ( frac{pi}{3} right )= 18cosfrac{pi}{3}+9sqrt3cdotfrac{pi}{3}-3sqrt3 pi+16= 9+16=25.
Ответ
25
Источник: «Математика. Подготовка к ЕГЭ-2017. Профильный уровень». Под ред. Ф. Ф. Лысенко, С. Ю. Кулабухова.
Задание №128
Тип задания: 12
Тема:
Тригонометрические функции
Условие
Найдите наибольшее значение функции y=13tgx-13x+5 на отрезке left [ -frac{pi}{4}; 0 right ].
Показать решение
Решение
Вычислим производную функции.
y’=frac{13}{cos^2x}-13=13(frac{1}{cos^2x}-1)=13tg^2x
Производная функции на всем промежутке возрастает, значит наибольшее значение функции она достигает на правом конце отрезка. Вычислим значение функции в этой точке.
y(0)=13tg0-13cdot0+5=5
Точка 5 – наибольшее значение функции.
Ответ
5
Задание №127
Тип задания: 12
Тема:
Тригонометрические функции
Условие
Найдите наименьшее значение функции y=8cos x-17x+6 на отрезке left [ -frac{3pi}{2}; 0 right ].
Показать решение
Решение
Вычислим производную функции.
y’=-8sin x-17
Так как выражение -8sin x при любых значениях x всегда не больше чем 8, то полученная разность меньше нуля, а это говорит о том, что функция убывает. Следовательно наименьшее значение функция достигает на правом конце отрезка. Вычислим это значение.
y(0)=8cos0-17cdot0+6 = 8+6=14
Точка 14 – наименьшее значение функции.
Ответ
14
Задание №126
Тип задания: 12
Тема:
Тригонометрические функции
Условие
Найдите точку максимума функции y=(2x-3)cos x-2sin x+2 на промежутке left ( 0; frac{pi}{2} right ).
Показать решение
Решение
Вычислим производную функции.
y’=2cos x-(2x-3)sin x-2cos x
y’=-(2x-3)sin x
y’=(3-2x)sin x
Найдем точки экстремума, в которых производная функции обращается в нуль.
(3-2x)sin x=0
left [begin{array}{l} 3-2x=0 \ sin x=0 end{array} right .
left [begin{array}{l} x=1,5 \ x=pi n, n in mathbb{Z} notin left ( 0; frac{pi}{2} right) end{array} right .
На числовой оси отложим граничные точки промежутка и точку экстремума и посмотрим как ведет себя функция.
При переходе через точку x = 1,5 производная меняет знак с плюса на минус. Значит x = 1,5 – точка максимума функции.
Ответ
1,5
Лучшие репетиторы для сдачи ЕГЭ
Сложно со сдачей ЕГЭ?
Звоните, и подберем для вас репетитора: 78007750928
4 марта 2011
В задаче B15 предлагается исследовать на экстремумы функцию, заданную формулой. Это стандартная задача по математическому анализу, и ее сложность сильно меняется зависимости от рассматриваемой функции: некоторые из них решаются буквально устно, другие же требуют серьезных размышлений.
Прежде чем изучать методы решения, надо усвоить некоторые термины из области математического анализа. Итак, в задаче B15 требуется найти с помощью производной следующие величины:
- Точки локального максимума (минимума) — значение переменной, при которой функция достигает своей наибольшей (наименьшей) величины. Такие точки еще называются точками экстремума.
- Глобальный максимум (минимум) функции — наибольшее (наименьшее) значение функции при указанных ограничениях. Другое название — глобальные экстремумы.
При этом глобальные экстремумы обычно ищутся не на всей области определения функции, а лишь на некотором отрезке [a; b]. Важно понимать, что глобальный экстремум и значение функции в точке экстремума далеко не всегда совпадают. Поясним это на конкретном примере:
Задача. Найти точку минимума и минимальное значение функции y = 2x3 − 3x2 − 12x + 1 на отрезке [−3; 3].
Сначала найдем точку минимума, для чего вычислим производную:
y’ = (2x3 − 3x2 − 12x + 1)’ = 6x2 − 6x − 12.
Найдем критические точки, решив уравнение y’ = 0. Получим стандартное квадратное уравнение:
y’ = 0 ⇒ 6x2 − 6x − 12 = 0 ⇒ … ⇒ x1 = −1, x2 = 2.
Отметим эти точки на координатной прямой, добавим знаки производной и ограничения — концы отрезка:
Масштаб картинки не имеет значения. Самое главное — отметить точки в правильной последовательности. Из школьного курса математики известно, что в точке минимума производная меняет знак с минуса на плюс. Отсчет всегда идет слева направо — в направлении положительной полуоси. Поэтому точка минимума одна: x = 2.
Теперь найдем минимальное значение функции на отрезке [−3; 3]. Оно достигается либо в точке минимума (тогда она становится точкой глобального минимума), либо на конце отрезка. Заметим, что на интервале (2; 3) производная всюду положительна, а значит y(3) > y(2), поэтому правый конец отрезка можно не рассматривать. Остались лишь точки x = −3 (левый конец отрезка) и x = 2 (точка минимума). Имеем:
y(−3) = 2(−3)3 − 3(−3)2 − 12(−3) + 1 = −44;
y(2) = 2*23 − 3*22 − 12*2 + 1 = −19.
Итак, наименьшее значение функции достигается на конце отрезка и равно −44.
Ответ: xmin = 2; ymin = −44
Из приведенных рассуждений следует важный факт, о котором многие забывают. Функция принимает максимальное (минимальное) значение не обязательно в точке экстремума. Иногда такое значение достигается на конце отрезка, и производная там не обязана равняться нулю.
Схема решения задач B15
Если в задаче B15 требуется найти максимальное или минимальное значение функции f(x) на отрезке [a; b], выполняем следующие действия:
- Найти производную функции: f’(x).
- Решить уравнение f’(x) = 0. Если корней нет, пропускаем третий шаг и переходим сразу к четвертому.
- Из полученного набора корней вычеркнуть все, что лежит за пределами отрезка [a; b]. Оставшиеся числа обозначим x1, x2, …, xn — их, как правило, будет немного.
- Подставим концы отрезка [a; b] и точки x1, x2, …, xn в исходную функцию. Получим набор чисел f(a), f(b), f(x1), f(x2), …, f(xn), из которого выбираем наибольше или наименьшее значение — это и будет ответ.
Небольшое пояснение по поводу вычеркивания корней, когда они совпадают с концами отрезка. Их тоже можно вычеркнуть, поскольку на четвертом шаге концы отрезка все равно подставляются в функцию — даже если уравнение f’(x) = 0 не имело решений.
Также следует внимательно читать условие задачи. Когда требуется найти значение функции (максимальное или минимальное), концы отрезка и точки x1, x2, …, xn подставляются именно в функцию, а не в ее производную.
Задача. Найти наибольшее значение функции y = x3 + 3x2 − 9x − 7 на отрезке [−5; 0].
Для начала найдем производную: y’ = (x3 + 3x2 − 9x − 7)’ = 3x2 + 6x − 9.
Затем решаем уравнение: y’ = 0 ⇒ 3x2 + 6x − 9 = 0 ⇒ … ⇒ x = −3; x = 1.
Вычеркиваем корень x = 1, потому что он не принадлежит отрезку [−5; 0].
Осталось вычислить значение функции на концах отрезка и в точке x = −3:
y(−5) = (−5)3 + 4·(−5)2 − 9·(−5) − 7 = −12;
y(−3) = (−3)3 + 4·(−3)2 − 9·(−3) − 7 = 20;
y(0) = 03 + 4·02 − 9·0 − 7 = −7.
Очевидно, наибольшее значение равно 20 — оно достигается в точке x = −3.
Теперь рассмотрим случай, когда требуется найти точку максимума или минимума функции f(x) на отрезке [a; b]. Если отрезок не задан, функция рассматривается на своей области определения. В любом случае, схема решения такова:
- Найти производную функции: f’(x).
- Решить уравнение f’(x) = 0. Если производная — дробно-рациональная функция, дополнительно выясняем, когда ее знаменатель равен нулю. Полученные корни обозначим x1, x2, …, xn.
- Отметить x1, x2, …, xn на координатной прямой и расставить знаки, которые принимает производная между этими числами. Если задан отрезок [a; b], отмечаем его и вычеркиваем все, что лежит за его пределами.
- Среди оставшихся точек ищем такую, где знак производной меняется с минуса на плюс (это точка минимума) или с плюса на минус (точка минимума). Такая точка должна быть только одна — это и будет ответ.
Вдумчивый читатель наверняка заметит, что для некоторых функций этот алгоритм не работает. Действительно, существует целый класс функций, для которых нахождение точек экстремума требует более сложных выкладок. Однако такие функции в ЕГЭ по математике не встречаются.
Внимательно отнеситесь к расстановке знаков между точками x1, x2, …, xn. Помните: при переходе через корень четной кратности знак у производной не меняется. Когда ищутся точки экстремума, знаки всегда просматриваются слева направо, т.е. по направлению числовой оси.
Задача. Найти точку максимума функции
на отрезке [−8; 8].
Найдем производную:
Поскольку это дробно-рациональная функция, приравниваем к нулю производную и ее знаменатель:
y’ = 0 ⇒ x2 − 25 = 0 ⇒ … ⇒ x = 5; x = −5;
x2 = 0 ⇒ x = 0 (корень второй кратности).
Отметим точки x = −5, x = 0 и x = 5 на координатной прямой, расставим знаки и границы:
Очевидно, что внутри отрезка осталась лишь одна точка x = −5, в которой знак производной меняется с плюса на минус. Это и есть точка максимума.
Еще раз поясним, чем отличаются точки экстремума от самих экстремумов. Точки экстремума — это значения переменных, при которых функция принимает наибольшее или наименьшее значение. Экстремумы — это значения самих функций, максимальные или минимальные в некоторой своей окрестности.
Помимо обычных многочленов и дробно-рациональных функций, в задаче B15 встречаются следующие виды выражений:
- Иррациональные функции,
- Тригонометрические функции,
- Показательные функции,
- Логарифмические функции.
С иррациональными функциями проблем, как правило, не возникает. Остальные случаи стоит рассмотреть более подробно.
Тригонометрические функции
Основная сложность тригонометрических функций состоит в том, что при решении уравнений возникает бесконечное множество корней. Например, уравнение sin x = 0 имеет корни x = πn, где n ∈ Z. Ну и как отмечать их на координатной прямой, если таких чисел бесконечно много?
Ответ прост: надо подставлять конкретные значения n. Ведь в задачах B15 с тригонометрическими функциями всегда есть ограничение — отрезок [a; b]. Поэтому для начала берем n = 0, а затем увеличиваем n до тех пор, пока соответствующий корень не «вылетит» за пределы отрезка [a; b]. Аналогично, уменьшая n, очень скоро получим корень, который меньше нижней границы.
Несложно показать, что никаких корней, кроме полученных в рассмотренном процессе, на отрезке [a; b] не существует. Рассмотрим теперь этот процесс на конкретных примерах.
Задача. Найти точку максимума функции y = sin x − 5x·sin x − 5cos x + 1, принадлежащую отрезку [−π/3; π/3].
Вычисляем производную: y’ = (sin x − 5x·sin x − 5cos x + 1)’ = … = cos x − 5x·cos x = (1 − 5x)·cos x.
Затем решаем уравнение: y’ = 0 ⇒ (1 − 5x)·cos x = 0 ⇒ … ⇒ x = 0,2 или x = π/2 + πn, n ∈ Z.
С корнем x = 0,2 все понятно, а вот формула x = π/2 + πn требует дополнительной обработки. Будем подставлять разные значения n, начиная с n = 0.
n = 0 ⇒ x = π/2. Но π/2 > π/3, поэтому корень x = π/2 не входит в исходный отрезок. Кроме того, чем больше n, тем больше x, поэтому нет смысла рассматривать n > 0.
n = −1 ⇒ x = − π/2. Но −π/2 < −π/3 — этот корень тоже придется отбросить. А вместе с ним — и все корни для n < −1.
Получается, что на отрезке [−π/3; π/3] лежит только корень x = 0,2. Отметим его вместе со знаками и границами на координатной прямой:
Чтобы удостовериться, что справа от x = 0,2 производная действительно отрицательна, достаточно подставить в y’ значение x = π/4. Мы же просто отметим, что в точке x = 0,2 производная меняет знак с плюса на минус, а следовательно это точка максимума.
Задача. Найти наибольшее значение функции y = 4tg x − 4x + π − 5 на отрезке [−π/4; π/4].
Вычисляем производную: y’ = (4tg x − 4x + π − 5)’ = 4/cos 2x − 4.
Затем решаем уравнение: y’ = 0 ⇒ 4/cos 2x − 4 = 0 ⇒ … ⇒ x = πn, n ∈ Z.
Выделим из этой формулы корни, подставляя конкретные n, начиная с n = 0:
n = 0 ⇒ x = 0. Этот корень нам подходит.
n = 1 ⇒ x = π. Но π > π/4, поэтому корень x = π и значения n > 1 надо вычеркнуть.
n = −1 ⇒ x = −π. Но π < −π/4, поэтому x = π и n < −1 тоже вычеркиваем.
Из всего многообразия корней остался лишь один: x = 0. Поэтому вычисляем значение функции для x = 0, x = π/4 и x = −π/4.
y(0) = 4tg 0 − 4·0 + π − 5 = π − 5;
y(π/4) = 4tg (π/4) − 4·π/4 + π − 5 = −1;
y(π/4) = 4tg (−π/4) − 4·(−π/4) + π − 5 = … = 2π − 9.
Теперь заметим, что π = 3,14… < 4, поэтому π − 5 < 4 − 5 = −1 и 2π − 9 < 8 − 9 = −1. Получается одно положительное число и два отрицательных. Мы ищем наибольшее — очевидно, это y = −1.
Заметим, что в последней задаче можно было и не сравнивать числа между собой. Ведь из чисел π − 5, 1 и 2π − 9 в бланк ответов может быть записана лишь единица. Действительно, как написать в бланке, скажем, число π? А никак. Это важная особенность первой части ЕГЭ по математике, которая значительно упрощает решение многих задач. И работает она не только в B15.
Иногда при исследовании функции возникают уравнения, у которых нет корней. В таком случае задача становится еще проще, поскольку остается рассмотреть лишь концы отрезка.
Задача. Найти наименьшее значение функции y = 7sin x − 8x + 5 на отрезке [−3π/2; 0].
Сначала находим производную: y’ = (7sin x − 8x + 5)’ = 7cos x − 8.
Попробуем решить уравнение: y’ = 0 ⇒ 7cos x − 8 = 0 ⇒ cos x = 8/7. Но значения cos x всегда лежат на отрезке [−1; 1], а 8/7 > 1. Поэтому корней нет.
Если корней нет, то и вычеркивать ничего не надо. Переходим к последнему шагу — вычисляем значение функции:
y(−3π/2) = 7sin (−3π/2) − 8·(−3π/2) + 5 = … = 12π + 12;
y(0) = 7sin 0 − 8·0 + 5 = 5.
Поскольку число 12π + 12 в бланк ответов не записать, остается лишь y = 5.
Показательные функции
Вообще говоря, показательная функция — это выражение вида y = ax, где a > 0. Но в задаче B15 встречаются только функции вида y = ex и, в крайнем случае, y = ekx + b. Причина в том, что производные этих функций считаются очень легко:
- (ex)» = ex. Ничего не изменилось.
- (ekx + b)» = k·ekx + b. Просто добавляется множитель, равный коэффициенту при переменной x. Это частный случай производной сложной функции.
Все остальное абсолютно стандартно. Разумеется, настоящие функции в задачах B15 выглядят более сурово, но схема решения от этого не меняется. Рассмотрим пару примеров, выделяя лишь основные моменты решения — без основательных рассуждений и комментариев.
Задача. Найти наименьшее значение функции y = (x2 − 5x + 5)ex − 3 на отрезке [−1; 5].
Производная: y’ = ((x2 − 5x + 5)ex − 3)’ = … = (x2 − 3x)ex − 3 = x(x − 3)ex − 3.
Находим корни: y’ = 0 ⇒ x(x − 3)ex − 3 = 0 ⇒ … ⇒ x = 0; x = 3.
Оба корня лежат на отрезке [−1; 5]. Осталось найти значение функции во всех точках:
y(−1) = ((−1)2 − 5·(−1) + 5)e− 1 − 3 = … = 11·e−4;
y(0) = (02 − 5·0 + 5)e0 − 3 = … = 5·e−3;
y(3) = (32 − 5·3 + 5)e3 − 3 = … = −1;
y(5) = (52 − 5·5 + 5)e5 − 3 = … = 5·e2.
Из четырех полученных чисел в бланк можно записать лишь y = −1. К тому же, это единственное отрицательное число — оно и будет наименьшим.
Задача. Найти наибольшее значение функции y = (2x − 7)·e8 − 2x на отрезке [0; 6].
Производная: y’ = ((2x − 7)·e8 − 2x)’ = … = (16 − 4x)·e8 − 2x = 4(4 − x)·e8 − 2x.
Находим корни: y’ = 0 ⇒ 4(4 − x)·e8 − 2x = 0 ⇒ x = 4.
Корень x = 4 принадлежит отрезку [0; 6]. Ищем значения функции:
y(0) = (2·0 − 7)e8 − 2·0 = … = −7·e8;
y(4) = (2·4 − 7)e8 − 2·4 = … = 1;
y(6) = (2·6 − 7)e8 − 2·6 = … = 5·e−4.
Очевидно в качестве ответа может выступать лишь y = 1.
Логарифмические функции
По аналогии с показательными функциями, в задаче B15 встречаются только натуральные логарифмы, поскольку их производная легко считается:
- (ln x)’ = 1/x;
- (ln(kx + b))’ = k/(kx + b). В частности, если b = 0, то (ln(kx))’ = 1/x.
Таким образом, производная всегда будет дробно-рациональной функцией. Остается лишь приравнять эту производную и ее знаменатель к нулю, а затем решить полученные уравнения.
Для поиска максимального или минимального значения логарифмической функции помните: натуральный логарифм обращается в «нормальное» число только в точках вида en. Например, ln 1 = ln e0 = 0 — это логарифмический ноль, и чаще всего решение сводится именно к нему. В остальных случаях «убрать» знак логарифма невозможно.
Задача. Найти наименьшее значение функции y = x2 − 3x + ln x на отрезке [0,5; 5].
Считаем производную:
Находим нули производной и ее знаменателя:
y’ = 0 ⇒ 2x2 − 3x + 1 = 0 ⇒ … ⇒ x = 0,5; x = 1;
x = 0 — тут решать нечего.
Из трех чисел x = 0, x = 0,5 и x = 1 внутри отрезка [0,5; 5] лежит только x = 1, а число x = 0,5 является его концом. Имеем:
y(0,5) = 0,52 − 3·0,5 + ln 0,5 = ln 0,5 − 1,25;
y(1) = 12 − 3·1 + ln 1 = −2;
y(5) = 52 − 3·5 + ln 5 = 10 + ln 5.
Из полученных трех значений лишь y = −2 не содержит знака логарифма — это и будет ответ.
Задача. Найти наибольшее значение функции y = ln(6x) − 6x + 4 на отрезке [0,1; 3].
Вычисляем производную:
Выясняем, когда производная или ее знаменатель равны нулю:
y’ = 0 ⇒ 1 − 6x = 0 ⇒ x = 1/6;
x = 0 — уже решено.
Вычеркиваем число x = 0, поскольку оно лежит за пределами отрезка [0,1; 3]. Считаем значение функции на концах отрезка и в точке x = 1/6:
y(0,1) = ln(6·0,1) − 6·0,1 + 4 = ln 0,6 + 3,4;
y(1/6) = ln(6·1/6) − 6·1/6 + 4 = ln 1 + 3 = 3;
y(3) = ln(6·3) − 6·3 + 4 = ln 18 − 14.
Очевидно, только y = 3 может выступать в качестве ответа — остальные значения содержат знак логарифма и не могут быть записаны в бланк ответов.
Смотрите также:
- Задача B15: Решение сложных задач и производная частного
- Общая схема решения задач B15
- Формула полной вероятности
- Решение задач B1: №17—32
- Сложные задачи на проценты
- Задача B4: Цены на продукты в трех городах
ЕГЭ Профиль №11. Тригонометрические функции
Скачать файл в формате pdf.
ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИЙ С ПОМОЩЬЮ ПРОИЗВОДНОЙ
Если функция (fleft( x right)) определена и непрерывна на промежутке X и во всех внутренних точках этого промежутка имеет положительную производную (left( {f’left( x right) > 0} right)), то функция возрастает на X.
Если функция (fleft( x right)) определена и непрерывна на промежутке X и во всех внутренних точках этого промежутка имеет отрицательную производную (left( {f’left( x right) < 0} right)), то функция убывает на X.
Говорят, что функция (y = fleft( x right)) имеет максимум (минимум) в точке (x = a), если у этой точки существует окрестность, в которой (fleft( x right) < fleft( a right)quad left( {fleft( x right) > fleft( a right)} right)) для (x ne a).
Точки максимума и минимума объединяются общим термином – точки экстремума.
Правило исследования функции (y = fleft( x right)) на экстремум:
1. найти область определения функции;
2. найти (f’left( x right));
3. найти точки, в которых выполняется равенство (f’left( x right) = 0);
4. найти точки, в которых (f’left( x right)) не существует;
5. отметить на координатной прямой все точки в которых производная равна 0 или не существует и область определения функции (y = fleft( x right)); получатся промежутки области определения функции, на каждом из которых производная функции (y = fleft( x right)) сохраняет постоянный знак;
6. определить знак (f’left( x right)) на каждом из промежутков;
7. если при переходе через точку производная (f’left( x right)) меняет знак с «+» на «-», то эта точка является точкой максимума функции, а если с «-» на «+», то точкой минимума. На приведенном рисунке точка x1 является точкой максимума, а x2 точкой минимума.
Алгоритм нахождения наибольшего и наименьшего значений непрерывной функции (y = fleft( x right)) на отрезке :
1. найти (f’left( x right));
2. найти точки, в которых (f’left( x right) = 0) или (f’left( x right)) не существует, и отобрать из них те, что лежат внутри отрезка ;
3. вычислить значение функции (y = fleft( x right)) в точках, полученных в пункте 2, и на концах отрезка (в точках a и b) и далее выбрать из них наибольшее и наименьшее, которые будут соответственно наибольшим и наименьшим значениями функции (y = fleft( x right)) на отрезке . Эти значения обозначаются ({y_{наим}},;{y_{наиб}}).
ЕГЭ Профиль №11. Тригонометрические функции
Задача 1. Найдите наибольшее значение функции (y = 12cos x + 6sqrt 3 cdot x — 2sqrt 3 ;pi + 6) на отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right])
Ответ
ОТВЕТ: 12. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = — 12sin x + 6sqrt 3 .) Найдем нули производной на заданном отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right]). (left{ {begin{array}{*{20}{c}}{ — 12sin x + 6sqrt 3 = 0}\{0 le x le frac{pi }{2},,,,,,,,,}end{array}} right.,,,,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{sin x = frac{{sqrt 3 }}{2}}\{0 le x le frac{pi }{2}}end{array},,,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,,x = frac{pi }{3}.} right.) Определим знаки производной функции на заданном отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right]) и ее поведение: Следовательно, наибольшее значение заданной функции на отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right]) будет в точке (x = frac{pi }{3}). (yleft( {frac{pi }{3}} right) = 12cos frac{pi }{3} + 6sqrt 3 cdot frac{pi }{3} — 2sqrt 3 cdot pi + 6 = 12 cdot frac{1}{2} + 2sqrt 3 pi — 2sqrt 3 pi + 6 = 12.) Ответ: 12. |
Задача 2. Найдите наименьшее значение функции (y = 11 + frac{{7sqrt 3 ;pi }}{{18}} — frac{{7sqrt 3 }}{3}x — frac{{14sqrt 3 }}{3}cos x) на отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right])
Ответ
ОТВЕТ: 4. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = — frac{{7sqrt 3 }}{3} + frac{{14sqrt 3 }}{3}sin x.) Найдем нули производной на заданном отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right]). (left{ {begin{array}{*{20}{c}}{ — frac{{7sqrt 3 }}{3} + frac{{14sqrt 3 }}{3}sin x = 0}\{0 le x le frac{pi }{2},,,,,,,,,}end{array}} right.,,,,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{sin x = frac{1}{2}}\{0 le x le frac{pi }{2}}end{array},,,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,,x = frac{pi }{6}.} right.) Определим знаки производной функции на заданном отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right]) и ее поведение: Следовательно, наименьшее значение заданной функции на отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right]) будет в точке (x = frac{pi }{6}). (yleft( {frac{pi }{6}} right) = 11 + frac{{7sqrt 3 pi }}{{18}} — frac{{7sqrt 3 }}{3} cdot frac{pi }{6} — frac{{14sqrt 3 }}{3}cos frac{pi }{6} = 11 + frac{{7sqrt 3 pi }}{{18}} — frac{{7sqrt 3 pi }}{{18}} — 14frac{{sqrt 3 }}{3} cdot frac{{sqrt 3 }}{2} = 4.) Ответ: 4. |
Задача 3. Найдите наименьшее значение функции (y = 42cos x — 45x + 35) на отрезке (left[ { — frac{{3pi }}{2};0} right])
Ответ
ОТВЕТ: 77. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = — 42sin x — 45.) Видно, что (y’ = — 42sin x — 45 < 0) при (x,, in ,,R), так как (sin x,, in ,,left[ { — 1;1} right].) Следовательно, заданная функция является убывающей, и наименьшее значение на отрезке (left[ { — frac{{3pi }}{2};0} right]) будет принимать в точке (x = 0). (yleft( 0 right) = 42cos 0 — 45 cdot 0 + 35 = 42 + 35 = 77.) Ответ: 77. |
Задача 4. Найдите наибольшее значение функции (y = 12x — 2sin x + 3) на отрезке (left[ { — frac{pi }{2};0} right])
Ответ
ОТВЕТ: 3. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = 12 — 2cos x.) Видно, что (y’ = 12 — 2cos x > 0) при (x,, in ,,R), так как (cos x,, in ,,left[ { — 1;1} right].) Следовательно, заданная функция является возрастающей, и наибольшее значение на отрезке (left[ { — frac{pi }{2};0} right]) будет принимать в точке (x = 0). (yleft( 0 right) = 12 cdot 0 — 2sin 0 + 3 = 3.) Ответ: 3. |
Задача 5. Найдите наименьшее значение функции (y = 30cos x + 33x + 29) на отрезке (left[ {0;frac{{3pi }}{2}} right])
Ответ
ОТВЕТ: 59. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = — 30sin x + 33.) Видно, что (y’ = — 30sin x + 33 > 0) при (x,, in ,,R), так как (sin x,, in ,,left[ { — 1;1} right].) Следовательно, заданная функция является возрастающей, и наименьшее значение на отрезке (left[ {0;frac{{3pi }}{2}} right]) будет принимать в точке (x = 0). (yleft( 0 right) = 30cos 0 + 33 cdot 0 + 29 = 30 + 29 = 59.) Ответ: 59. |
Задача 6. Найдите наименьшее значение функции (y = 7sin x — 8x + 9) на отрезке (left[ { — frac{{3pi }}{2};0} right])
Ответ
ОТВЕТ: 9. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = 7cos x — 8.) Видно, что (y’ = 7cos x — 8 < 0) при (x,, in ,,R), так как (cos x,, in ,,left[ { — 1;1} right].) Следовательно, заданная функция является убывающей, и наименьшее значение на отрезке (left[ { — frac{{3pi }}{2};0} right]) будет принимать в точке (x = 0). (yleft( 0 right) = 7sin 0 — 8 cdot 0 + 9 = 9.) Ответ: 9. |
Задача 7. Найдите наименьшее значение функции (y = 6cos x + frac{{24}}{pi }x + 5) на отрезке (left[ { — frac{{2pi }}{3};0} right])
Ответ
ОТВЕТ: — 14. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = — 6sin x + frac{{24}}{pi }.) Видно, что (y’ = — 6sin x + frac{{24}}{pi } > 0) при (x,, in ,,R), так как (sin x,, in ,,left[ { — 1;1} right].) Следовательно, заданная функция является возрастающей, и наименьшее значение на отрезке (left[ { — frac{{2pi }}{3};0} right]) будет принимать в точке (x = — frac{{2pi }}{3}). (yleft( { — frac{{2pi }}{3}} right) = 6cos left( { — frac{{2pi }}{3}} right) + frac{{24}}{pi } cdot left( { — frac{{2pi }}{3}} right) + 5 = 6 cdot left( { — frac{1}{2}} right) — 16 + 5 = — 14.) Ответ: – 14. |
Задача 8. Найдите наибольшее значение функции (y = 8sin x — frac{{30}}{pi }x + 5) на отрезке (left[ { — frac{{5pi }}{6};0} right])
Ответ
ОТВЕТ: 26. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = 8cos x — frac{{30}}{pi }.) Видно, что (y’ = 8cos x — frac{{30}}{pi } < 0) при (x,, in ,,R), так как (cos x,, in ,,left[ { — 1;1} right].) Следовательно, заданная функция является убывающей, и наибольшее значение на отрезке (left[ { — frac{{5pi }}{6};0} right]) будет принимать в точке (x = — frac{{5pi }}{6}). (yleft( { — frac{{5pi }}{6}} right) = 8sin left( { — frac{{5pi }}{6}} right) — frac{{30}}{pi } cdot left( { — frac{{5pi }}{6}} right) + 5 = 8 cdot left( { — frac{1}{2}} right) + 25 + 5 = 26.) Ответ: 26. |
Задача 9. Найдите наибольшее значение функции (y = 4cos x — frac{{27}}{pi }x + 6) на отрезке (left[ { — frac{{2pi }}{3};0} right])
Ответ
ОТВЕТ: 22. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = — 4sin x — frac{{27}}{pi }.) Видно, что (y’ = — 4sin x — frac{{27}}{pi } < 0) при (x,, in ,,R), так как (sin x,, in ,,left[ { — 1;1} right].) Следовательно, заданная функция является убывающей, и наибольшее значение на отрезке (left[ { — frac{{2pi }}{3};0} right]) будет принимать в точке (x = — frac{{2pi }}{3}). (yleft( { — frac{{2pi }}{3}} right) = 4cos left( { — frac{{2pi }}{3}} right) — frac{{27}}{pi } cdot left( { — frac{{2pi }}{3}} right) + 6 = 4 cdot left( { — frac{1}{2}} right) + 18 + 6 = 22.) Ответ: 22. |
Задача 10. Найдите наименьшее значение функции (y = 3sin x + frac{{30}}{pi }x + 3) на отрезке (left[ { — frac{{5pi }}{6};0} right])
Ответ
ОТВЕТ: — 23,5. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = 3cos x + frac{{30}}{pi }.) Видно, что (y’ = 3cos x + frac{{30}}{pi } > 0) при (x,, in ,,R), так как (cos x,, in ,,left[ { — 1;1} right].) Следовательно, заданная функция является возрастающей, и наименьшее значение на отрезке (left[ { — frac{{5pi }}{6};0} right]) будет принимать в точке (x = — frac{{5pi }}{6}). (yleft( { — frac{{5pi }}{6}} right) = 3sin left( { — frac{{5pi }}{6}} right) + frac{{30}}{pi } cdot left( { — frac{{5pi }}{6}} right) + 3 = 3 cdot left( { — frac{1}{2}} right) — 25 + 3 = — 23,5.) Ответ: – 23,5. |
Задача 11. Найдите наибольшее значение функции (y = 3{text{tg}},x — 3x + 5) на отрезке (left[ { — frac{pi }{4};0} right])
Ответ
ОТВЕТ: 5. Решение
Область определения функции: (cos ne 0,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,x ne frac{pi }{2} + pi k,,,,,,,,k, in ,z.) Найдем производную заданной функции: (y’ = frac{3}{{{{cos }^2}x}} — 3 = frac{{3 — 3{{cos }^2}x}}{{{{cos }^2}x}} = frac{{3left( {1 — {{cos }^2}x} right)}}{{{{cos }^2}x}} = frac{{3{{sin }^2}x}}{{{{cos }^2}x}} = 3{rm{t}}{{rm{g}}^2}x.) Видно, что (y’ = 3{rm{t}}{{rm{g}}^2}x ge 0) при (x,, in ,,left[ { — frac{pi }{4};0} right]). Следовательно, заданная функция является возрастающей, и наибольшее значение на отрезке (left[ { — frac{pi }{4};0} right]) будет принимать в точке (x = 0). (yleft( 0 right) = 3,{rm{tg}},0 — 3 cdot 0 + 5 = 5.) Ответ: 5. |
Задача 12. Найдите наименьшее значение функции (y = 5{text{tg}},x — 5x + 6) на отрезке (left[ {0;frac{pi }{4}} right])
Ответ
ОТВЕТ: 6. Решение
Область определения функции: (cos ne 0,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,x ne frac{pi }{2} + pi k,,,,,,,,k, in ,z.) Найдем производную заданной функции: (y’ = frac{5}{{{{cos }^2}x}} — 5 = frac{{5 — 5{{cos }^2}x}}{{{{cos }^2}x}} = frac{{5left( {1 — {{cos }^2}x} right)}}{{{{cos }^2}x}} = frac{{5{{sin }^2}x}}{{{{cos }^2}x}} = 5{rm{t}}{{rm{g}}^2}x.) Видно, что (y’ = 5{rm{t}}{{rm{g}}^2}x ge 0) при (x,, in ,,left[ {0;frac{pi }{4}} right]). Следовательно, заданная функция является возрастающей, и наименьшее значение на отрезке (left[ {0;frac{pi }{4}} right]) будет принимать в точке (x = 0). (yleft( 0 right) = 5,{rm{tg}},0 — 5 cdot 0 + 6 = 6.) Ответ: 6. |
Задача 13. Найдите наибольшее значение функции (y = 16{text{tg}},x — 16x + 4pi — 5) на отрезке (left[ { — frac{pi }{4};frac{pi }{4}} right])
Ответ
ОТВЕТ: 11. Решение
Область определения функции: (cos ne 0,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,x ne frac{pi }{2} + pi k,,,,,,,,k, in ,z.) Найдем производную заданной функции: (y’ = frac{{16}}{{{{cos }^2}x}} — 16 = frac{{16 — 16{{cos }^2}x}}{{{{cos }^2}x}} = frac{{16left( {1 — {{cos }^2}x} right)}}{{{{cos }^2}x}} = frac{{16{{sin }^2}x}}{{{{cos }^2}x}} = 16{rm{t}}{{rm{g}}^2}x.) Видно, что (y’ = 16{rm{t}}{{rm{g}}^2}x ge 0) при (x,, in ,,left[ { — frac{pi }{4};frac{pi }{4}} right]). Следовательно, заданная функция является возрастающей, и наибольшее значение на отрезке (left[ { — frac{pi }{4};frac{pi }{4}} right]) будет принимать в точке (x = frac{pi }{4}). (yleft( {frac{pi }{4}} right) = 16{rm{tg}}frac{pi }{4} — 16 cdot frac{pi }{4} + 4pi — 5 = 16 — 4pi + 4pi — 5 = 11.) Ответ: 11. |
Задача 14. Найдите наименьшее значение функции (y = 36{text{tg}},x — 36x — 9pi + 7) на отрезке (left[ { — frac{pi }{4};frac{pi }{4}} right])
Ответ
ОТВЕТ: — 29. Решение
Область определения функции: (cos ne 0,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,x ne frac{pi }{2} + pi k,,,,,,,,k, in ,z.) Найдем производную заданной функции: (y’ = frac{{36}}{{{{cos }^2}x}} — 36 = frac{{36 — 36{{cos }^2}x}}{{{{cos }^2}x}} = frac{{36left( {1 — {{cos }^2}x} right)}}{{{{cos }^2}x}} = frac{{36{{sin }^2}x}}{{{{cos }^2}x}} = 36{rm{t}}{{rm{g}}^2}x.) Видно, что (y’ = 36{rm{t}}{{rm{g}}^2}x ge 0) при (x,, in ,,left[ { — frac{pi }{4};frac{pi }{4}} right]). Следовательно, заданная функция является возрастающей, и наименьшее значение на отрезке (left[ { — frac{pi }{4};frac{pi }{4}} right]) будет принимать в точке (x = — frac{pi }{4}). (yleft( { — frac{pi }{4}} right) = 36{rm{tg}}left( { — frac{pi }{4}} right) — 36 cdot left( { — frac{pi }{4}} right) — 9pi + 7 = — 36 + 9pi — 9pi + 7 = — 29.) Ответ: – 29. |
Задача 15. Найдите наибольшее значение функции (y = 3x — 3{text{tg}},x — 5) на отрезке (left[ {0;frac{pi }{4}} right])
Ответ
ОТВЕТ: — 5. Решение
Область определения функции: (cos ne 0,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,x ne frac{pi }{2} + pi k,,,,,,,,k, in ,z.) Найдем производную заданной функции: (y’ = 3 — frac{3}{{{{cos }^2}x}} = frac{{3{{cos }^2}x — 3}}{{{{cos }^2}x}} = frac{{ — 3left( {1 — {{cos }^2}x} right)}}{{{{cos }^2}x}} = frac{{ — 3{{sin }^2}x}}{{{{cos }^2}x}} = — 3{rm{t}}{{rm{g}}^2}x.) Видно, что (y’ = — 3{rm{t}}{{rm{g}}^2}x le 0) при (x,, in ,,left[ {0;frac{pi }{4}} right]). Следовательно, заданная функция является убывающей, и наибольшее значение на отрезке (left[ {0;frac{pi }{4}} right]) будет принимать в точке (x = 0). (yleft( 0 right) = 3 cdot 0 — 3,{rm{tg}},0 — 5 = — 5.) Ответ: – 5. |
Задача 16. Найдите наименьшее значение функции (y = 31x — 31{text{tg}},x + 13) на отрезке (left[ { — frac{pi }{4};0} right])
Ответ
ОТВЕТ: 13. Решение
Область определения функции: (cos ne 0,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,x ne frac{pi }{2} + pi k,,,,,,,,k, in ,z.) Найдем производную заданной функции: (y’ = 31 — frac{{31}}{{{{cos }^2}x}} = frac{{31{{cos }^2}x — 31}}{{{{cos }^2}x}} = frac{{ — 31left( {1 — {{cos }^2}x} right)}}{{{{cos }^2}x}} = frac{{ — 31{{sin }^2}x}}{{{{cos }^2}x}} = — 31{rm{t}}{{rm{g}}^2}x.) Видно, что (y’ = — 31{rm{t}}{{rm{g}}^2}x le 0) при (x,, in ,,left[ { — frac{pi }{4};0} right]). Следовательно, заданная функция является убывающей, и наименьшее значение на отрезке (left[ { — frac{pi }{4};0} right]) будет принимать в точке (x = 0). (yleft( 0 right) = 31 cdot 0 — 31,{rm{tg}},0 + 13 = 13.) Ответ: 13. |
Задача 17. Найдите наименьшее значение функции (y = 6{text{tg}},x — 12x + 3pi — 13) на отрезке (left[ { — frac{pi }{3};frac{pi }{3}} right])
Ответ
ОТВЕТ: — 7. Решение
Область определения функции: (cos ne 0,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,x ne frac{pi }{2} + pi k,,,,,,,,k, in ,z.) Найдем производную заданной функции: (y’ = frac{6}{{{{cos }^2}x}} — 12.) Найдем нули производной на заданном отрезке (left[ { — frac{pi }{3};frac{pi }{3}} right]), воспользовавшись формулой понижения степени: ({cos ^2}x = frac{{1 + cos 2x}}{2}). (left{ {begin{array}{*{20}{c}}{frac{6}{{{{cos }^2}x}} — 12 = 0}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array}} right.,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{{{cos }^2}x = frac{1}{2}}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array}} right.,,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{frac{{1 + cos 2x}}{2} = frac{1}{2}}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array}} right.,,,,,,,,, Leftrightarrow ) ( Leftrightarrow ,,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{cos 2x = 0}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array},,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{x = frac{pi }{4} + frac{{pi k}}{2},,,,k, in ,z}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array}} right.} right.,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,x = — frac{pi }{4},,,,,,,,,x = frac{pi }{4}.) Определим знаки производной функции на заданном отрезке (left[ { — frac{pi }{3};frac{pi }{3}} right]) и ее поведение: Следовательно, наименьшее значение заданной функции на отрезке (left[ { — frac{pi }{3};frac{pi }{3}} right]) будет в точках (x = — frac{pi }{3}) или (x = frac{pi }{4}). (yleft( { — frac{pi }{3}} right) = 6,{rm{tg}}left( { — frac{pi }{3}} right) — 12left( { — frac{pi }{3}} right) + 3pi — 13 = — 6sqrt 3 + 7pi — 13;) (yleft( {frac{pi }{4}} right) = 6,{rm{tg}},frac{pi }{4} — 12 cdot frac{pi }{4} + 3pi — 13 = — 7.) Так как ( — 7 < — 6sqrt 3 + 7pi — 13), то наименьшее значение равно ( — 7). Ответ: – 7. |
Задача 18. Найдите наибольшее значение функции (y = 14x — 7{text{tg}},x — 3,5pi + 11) на отрезке (left[ { — frac{pi }{3};frac{pi }{3}} right])
Ответ
ОТВЕТ: 4. Решение
Область определения функции: (cos ne 0,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,x ne frac{pi }{2} + pi k,,,,,,,,k, in ,z.) Найдем производную заданной функции: (y’ = 14 — frac{7}{{{{cos }^2}x}}.) Найдем нули производной на заданном отрезке (left[ { — frac{pi }{3};frac{pi }{3}} right]), воспользовавшись формулой понижения степени: ({cos ^2}x = frac{{1 + cos 2x}}{2}). (left{ {begin{array}{*{20}{c}}{14 — frac{7}{{{{cos }^2}x}} = 0}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array}} right.,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{{{cos }^2}x = frac{1}{2}}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array}} right.,,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{frac{{1 + cos 2x}}{2} = frac{1}{2}}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array}} right.,,,,,,,,, Leftrightarrow ) ( Leftrightarrow ,,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{cos 2x = 0}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array},,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{x = frac{pi }{4} + frac{{pi k}}{2},,,,k, in ,z}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array}} right.} right.,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,x = — frac{pi }{4},,,,,,,,,x = frac{pi }{4}.) Определим знаки производной функции на заданном отрезке (left[ { — frac{pi }{3};frac{pi }{3}} right]) и ее поведение: Следовательно, наибольшее значение заданной функции на отрезке (left[ { — frac{pi }{3};frac{pi }{3}} right]) будет в точках (x = — frac{pi }{3}) или (x = frac{pi }{4}). (yleft( { — frac{pi }{3}} right) = 14 cdot left( { — frac{pi }{3}} right) — 7{rm{tg}}left( { — frac{pi }{3}} right) — frac{{7pi }}{2} + 11 = 7sqrt 3 + 11 — frac{{49pi }}{6};) (yleft( {frac{pi }{4}} right) = 14 cdot frac{pi }{4} — 7,{rm{tg}}frac{pi }{4} — frac{{7pi }}{2} + 11 = 4.) Так как (4 < 7sqrt 3 + 11 — frac{{49pi }}{6}), то наибольшее значение равно 4. Ответ: 4. |
Задача 19. Найдите наибольшее значение функции (y = 11cos x + 12x — 7) на отрезке (left[ { — frac{{3pi }}{2};0} right])
Ответ
ОТВЕТ: 4. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = — 11sin x + 12.) Видно, что (y’ = — 11sin x + 12 > 0) при (x,, in ,,R), так как (sin x,, in ,,left[ { — 1;1} right].) Следовательно, заданная функция является возрастающей, и наибольшее значение на отрезке (left[ { — frac{{3pi }}{2};0} right]) будет принимать в точке (x = 0). (yleft( 0 right) = 11cos 0 + 12 cdot 0 — 7 = 11 — 7 = 4.) Ответ: 4. |
Задача 20. Найдите наименьшее значение функции (y = 15x — 10sin x — 11) на отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right])
Ответ
ОТВЕТ: — 11. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = 15 — 10cos x.) Видно, что (y’ = 15 — 10cos x > 0) при (x,, in ,,R), так как (cos x,, in ,,left[ { — 1;1} right].) Следовательно, заданная функция является возрастающей, и наименьшее значение на отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right]) будет принимать в точке (x = 0). (yleft( 0 right) = 15 cdot 0 — 10sin 0 — 11 = — 11.) Ответ: – 11. |
Задача 21. Найдите точку минимума функции (y = left( {0,5 — x} right)cos x + sin x) принадлежащую промежутку (left( {0;;frac{pi }{2}} right))
Ответ
ОТВЕТ: 0,5. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = {left( {0,5 — x} right)^prime }cos x + left( {0,5 — x} right){left( {cos x} right)^prime } + {left( {sin x} right)^prime } = — cos x — left( {0,5 — x} right)sin x + cos x = left( {x — 0,5} right)sin x.) Найдем нули производной при (x, in ,left( {0;frac{pi }{2}} right)). (left{ {begin{array}{*{20}{c}}{left( {x — 0,5} right)sin x = 0}\{0 < x < frac{pi }{2}}end{array}} right.,,,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{x — 0,5 = 0}\{0 < x < frac{pi }{2}}end{array},,,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,,x = 0,5.} right.) Проверим знаки производной и ее поведение при (x, in left( {0;frac{pi }{2}} right)). Следовательно, точка минимума (x = 0,5). Ответ: 0,5. |
Задача 22. Найдите точку максимума функции (y = left( {2x — 3} right)cos x — 2sin x + 5) принадлежащую промежутку (left( {0;;frac{pi }{2}} right))
Ответ
ОТВЕТ: 1,5. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = {left( {2x — 3} right)^prime }cos x + left( {2x — 3} right){left( {cos x} right)^prime } — {left( {2sin x} right)^prime } = 2cos x — left( {2x — 3} right)sin x — 2cos x = left( {3 — 2x} right)sin x.) Найдем нули производной при (x, in ,left( {0;frac{pi }{2}} right)). (left{ {begin{array}{*{20}{c}}{left( {3 — 2x} right)sin x = 0}\{0 < x < frac{pi }{2}}end{array}} right.,,,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{3 — 2x = 0}\{0 < x < frac{pi }{2}}end{array},,,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,,x = 1,5.} right.) Проверим знаки производной и ее поведение при (x, in left( {0;frac{pi }{2}} right)). Следовательно, точка максимума (x = 1,5). Ответ: 1,5. |
Задача 23. Найдите наибольшее значение функции (y = — 2{text{tg}},x + 4x — pi — 3) на отрезке (left[ { — frac{pi }{3};frac{pi }{3}} right])
Ответ
ОТВЕТ: — 5. Решение
Область определения функции: (cos ne 0,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,x ne frac{pi }{2} + pi k,,,,,,,,k, in ,z.) Найдем производную заданной функции: (y’ = — frac{2}{{{{cos }^2}x}} + 4.) Найдем нули производной на заданном отрезке (left[ { — frac{pi }{3};frac{pi }{3}} right]), воспользовавшись формулой понижения степени: ({cos ^2}x = frac{{1 + cos 2x}}{2}). (left{ {begin{array}{*{20}{c}}{ — frac{2}{{{{cos }^2}x}} + 4 = 0}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array}} right.,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{{{cos }^2}x = frac{1}{2}}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array}} right.,,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{frac{{1 + cos 2x}}{2} = frac{1}{2}}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array}} right.,,,,,,,,, Leftrightarrow ) ( Leftrightarrow ,,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{cos 2x = 0}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array},,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{x = frac{pi }{4} + frac{{pi k}}{2},,,,k, in ,z}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array}} right.} right.,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,x = — frac{pi }{4},,,,,,,,,x = frac{pi }{4}.) Определим знаки производной функции на заданном отрезке (left[ { — frac{pi }{3};frac{pi }{3}} right]) и ее поведение: Следовательно, наибольшее значение заданной функции на отрезке (left[ { — frac{pi }{3};frac{pi }{3}} right]) будет в точках (x = — frac{pi }{3}) или (x = frac{pi }{4}). (yleft( { — frac{pi }{3}} right) = — 2,{rm{tg}}left( { — frac{pi }{3}} right) + 4 cdot left( { — frac{pi }{3}} right) — pi — 3 = 2sqrt 3 — frac{{7pi }}{3} — 3;) (yleft( {frac{pi }{4}} right) = — 2,{rm{tg}}frac{pi }{4} + 4 cdot frac{pi }{4} — pi — 3 = — 2 — 3 = — 5.) Так как ( — 5 > 2sqrt 3 — frac{{7pi }}{3} — 3), то наибольшее значение равно – 5. Ответ: – 5. |
Задача 24. Найдите наименьшее значение функции (y = — 14x + 7{text{tg}},x + frac{{7pi }}{2} + 11) на отрезке (left[ { — frac{pi }{3};frac{pi }{3}} right])
Ответ
ОТВЕТ: 18. Решение
Область определения функции: (cos ne 0,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,x ne frac{pi }{2} + pi k,,,,,,,,k, in ,z.) Найдем производную заданной функции: (y’ = — 14 + frac{7}{{{{cos }^2}x}}.) Найдем нули производной на заданном отрезке (left[ { — frac{pi }{3};frac{pi }{3}} right]), воспользовавшись формулой понижения степени: ({cos ^2}x = frac{{1 + cos 2x}}{2}). (left{ {begin{array}{*{20}{c}}{ — 14 + frac{7}{{{{cos }^2}x}} = 0}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array}} right.,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{{{cos }^2}x = frac{1}{2}}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array}} right.,,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{frac{{1 + cos 2x}}{2} = frac{1}{2}}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array}} right.,,,,,,,,, Leftrightarrow ) ( Leftrightarrow ,,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{cos 2x = 0}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array},,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{x = frac{pi }{4} + frac{{pi k}}{2},,,,k, in ,z}\{ — frac{pi }{3} le x le frac{pi }{3}}end{array}} right.} right.,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,x = — frac{pi }{4},,,,,,,,,x = frac{pi }{4}.) Определим знаки производной функции на заданном отрезке (left[ { — frac{pi }{3};frac{pi }{3}} right]) и ее поведение: Следовательно, наименьшее значение заданной функции на отрезке (left[ { — frac{pi }{3};frac{pi }{3}} right]) будет в точках (x = — frac{pi }{3}) или (x = frac{pi }{4}). (yleft( { — frac{pi }{3}} right) = — 14 cdot left( { — frac{pi }{3}} right) + 7,{rm{tg}}left( { — frac{pi }{3}} right) + frac{{7pi }}{2} + 11 = frac{{49pi }}{6} — 7sqrt 3 + 11;) (yleft( {frac{pi }{4}} right) = — 14 cdot frac{pi }{4} + 7,{rm{tg}}frac{pi }{4} + frac{{7pi }}{2} + 11 = 7 + 11 = 18.) Так как (18 < frac{{49pi }}{6} — 7sqrt 3 + 11), то наименьшее значение равно 18. Ответ: 18. |
Задача 25. Найдите наибольшее значение функции (y = 4cos x — 20x + 7) на отрезке (left[ {0;frac{{3pi }}{2}} right])
Ответ
ОТВЕТ: 11. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = — 4sin x — 20.) Видно, что (y’ = — 4sin x — 20 < 0) при (x,, in ,,R), так как (sin x,, in ,,left[ { — 1;1} right].) Следовательно, заданная функция является убывающей, и наибольшее значение на отрезке (left[ {0;frac{{3pi }}{2}} right]) будет принимать в точке (x = 0). (yleft( 0 right) = 4cos 0 — 20 cdot 0 + 7 = 4 + 7 = 11.) Ответ: 11. |
Задача 26. Найдите наибольшее значение функции (y = 5sin x — 6x + 3) на отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right])
Ответ
ОТВЕТ: 3. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = 5cos x — 6.) Видно, что (y’ = 5cos x — 6 < 0) при (x,, in ,,R), так как (cos x,, in ,,left[ { — 1;1} right].) Следовательно, заданная функция является убывающей, и наибольшее значение на отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right]) будет принимать в точке (x = 0). (yleft( 0 right) = 5sin 0 — 6 cdot 0 + 3 = 3.) Ответ: 3. |
Задача 27. Найдите наибольшее значение функции (y = 12sin x — 6sqrt 3 ,x + sqrt 3 ,pi + 6) на отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right])
Ответ
ОТВЕТ: 12. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = 12cos x — 6sqrt 3 .) Найдем нули производной на заданном отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right]). (left{ {begin{array}{*{20}{c}}{12cos x — 6sqrt 3 = 0}\{0 le x le frac{pi }{2},,,,,,,,,}end{array}} right.,,,,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{cos x = frac{{sqrt 3 }}{2}}\{0 le x le frac{pi }{2}}end{array},,,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,,x = frac{pi }{6}.} right.) Определим знаки производной функции на заданном отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right]) и ее поведение: Следовательно, наибольшее значение заданной функции на отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right]) будет в точке (x = frac{pi }{6}). (yleft( {frac{pi }{6}} right) = 12sin frac{pi }{6} — 6sqrt 3 cdot frac{pi }{6} + sqrt 3 cdot pi + 6 = 12 cdot frac{1}{2} — sqrt 3 pi + sqrt 3 pi + 6 = 12.) Ответ: 12. |
Задача 28. Найдите наименьшее значение функции (y = 3 — frac{{5pi }}{4} + 5x — 5sqrt 2 sin x) на отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right])
Ответ
ОТВЕТ: — 2. Решение
Область определения функции: (x,, in ,,R.) Найдем производную заданной функции: (y’ = 5 — 5sqrt 2 cos x.) Найдем нули производной на заданном отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right]). (left{ {begin{array}{*{20}{c}}{5 — 5sqrt 2 cos x = 0}\{0 le x le frac{pi }{2},,,,,,,,,}end{array}} right.,,,,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{cos x = frac{{sqrt 2 }}{2}}\{0 le x le frac{pi }{2}}end{array},,,,,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,,,x = frac{pi }{4}.} right.) Определим знаки производной функции на заданном отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right]) и ее поведение: Следовательно, наименьшее значение заданной функции на отрезке (left[ {0;frac{pi }{2}} right]) будет в точке (x = frac{pi }{4}). (yleft( {frac{pi }{4}} right) = 3 — frac{{5pi }}{4} + 5 cdot frac{pi }{4} — 5sqrt 2 sin frac{pi }{4} = 3 — 5sqrt 2 cdot frac{{sqrt 2 }}{2} = — 2.) Ответ: – 2. |