Задача 24. Постройте график функции \(y = x\,\left| x \right| + \left| x \right|-6x.\)
Определите, при каких значениях m прямая \(y = m\) имеет с графиком ровно две общие точки.
ОТВЕТ: \(-6,25;\,\,\,\,\,12,25.\)
Для построения графика заданной функции воспользуемся тем, что: \(\left| x \right| = \left\{ \begin{array}{l}x\,\,\,\,\,при\,\,\,\,x \ge 0,\\-x\,\,\,\,\,при\,\,\,\,x < 0.\end{array} \right.\) Тогда заданная функция примет вид: \(y = \left\{ \begin{array}{l}x \cdot x + x-6x\,\,\,\,\,при\,\,\,\,x \ge 0,\\x \cdot \left( {-x} \right)-x-6x\,\,\,\,\,при\,\,\,\,x < 0\end{array} \right.\,\,\,\,\,\,\, \Leftrightarrow \,\,\,\,\,\,y = \left\{ \begin{array}{l}{x^2}-5x\,\,\,\,\,при\,\,\,\,x \ge 0,\\-{x^2}-7x\,\,\,\,\,при\,\,\,\,x < 0.\end{array} \right.\) Таким образом, получена кусочная функция. Графиком квадратичной функции \(y = -{x^2}-7x\) является парабола, ветви которой направлены вниз. Найдём вершину параболы: \({x_B} = -\dfrac{b}{{2a}} = -\dfrac{{-7}}{{2 \cdot \left( {-1} \right)}} = -3,5.\) Для построения графика \(y = -{x^2}-7x\) при \(x < 0\) возьмём значения \(x = -7,\) \(x = -6,\) \(x = -3,5,\) \(x = -1\) и \(x = 0:\) \(y\left( {-7} \right) = -{\left( {-7} \right)^2}-7 \cdot \left( {-7} \right) = -49 + 49 = 0;\) \(y\left( {-6} \right) = -{\left( {-6} \right)^2}-7 \cdot \left( {-6} \right) = -36 + 42 = 6;\) \(y\left( {-3,5} \right) = -{\left( {-3,5} \right)^2}-7 \cdot \left( {-3,5} \right) = -12,25 + 24,5 = 12,25;\) \(y\left( {-1} \right) = -{\left( {-1} \right)^2}-7 \cdot \left( {-1} \right) = -1 + 7 = 6;\) \(y\left( 0 \right) = -{0^2}-7 \cdot 0 = 0.\) Графиком квадратичной функции \(y = {x^2}-5x\) является парабола, ветви которой направлены вверх. Найдём вершину параболы: \({x_B} = -\dfrac{b}{{2a}} = -\dfrac{{-5}}{{2 \cdot 1}} = 2,5.\) Для построения графика \(y = {x^2}-5x\) при \(\) возьмём значения \(x = 0,\) \(x = 1,\) \(x = 2,5,\) \(x = 4\) и \(x = 5:\) \(y\left( 0 \right) = {0^2}-5 \cdot 0 = 0;\) \(y\left( 1 \right) = {1^2}-5 \cdot 1 = 1-5 = -4;\) \(y\left( {2,5} \right) = {2,5^2}-5 \cdot 2,5 = 6,25-12,5 = -6,25;\) \(y\left( 4 \right) = {4^2}-5 \cdot 4 = 16-20 = -4;\) \(y\left( 5 \right) = {5^2}-5 \cdot 5 = 25-25 = 0.\) Изобразим графики горизонтальных прямых \(y = m,\) при которых они будут иметь с графиком построенной функции ровно две общие точки (см. рис. 2). Точки пересечения прямых \(y = m\) с графиком заданной функции отмечены красным цветом. Подходят: случай (1): прямая \(y = -6,25\), проходящая через вершину \(\left( {2,5;-6,25} \right)\) параболы, направленной ветвями вверх; случай (2): прямая \(y = 12,25\), проходящая через вершину \(\left( {-3,5;12,25} \right)\) параболы, направленной ветвями вниз. Следовательно, при \(m = -6,25\) и \(m = 12,25\) прямая \(y = m\) имеет с графиком ровно две общие точки. Ответ: \(-6,25;\,\,\,\,\,12,25.\)
x
\(-7\)
\(-6\)
\(-3,5\)
\(-1\)
0
y
0
6
12,25
6
0
x
0
1
2,5
4
5
y
0
\(-4\)
\(-6,25\)
\(-4\)
0
Построим график (см. рис. 1). Точка \(\left( {0;0} \right)\) является точкой стыка двух парабол.