Задача 35. Постройте график функции \(y = {x^2} + 3x-4\,\left| {x + 2} \right| + 2.\)
Определите, при каких значениях m прямая \(y = m\) имеет с графиком ровно три общие точки.
ОТВЕТ: \(-2,25;\,\,\,\,\,0.\)
Для построения графика заданной функции воспользуемся тем, что: \(\left| {x + 2} \right| = \left\{ \begin{array}{l}x + 2\,\,\,\,\,{\rm{при}}\,\,\,\,x \ge -2,\\-x-2\,\,\,\,\,при\,\,\,\,x < -2.\end{array} \right.\) Тогда заданная функция примет вид: \(y = \left\{ \begin{array}{l}{x^2} + 3x-4\left( {x + 2} \right) + 2\,\,\,\,\,при\,\,\,\,x \ge -2,\\{x^2} + 3x-4\left( {-x-2} \right) + 2\,\,\,\,\,при\,\,\,\,x < -2\end{array} \right.\,\,\,\,\,\,\, \Leftrightarrow \,\,\,\,\,\,y = \left\{ \begin{array}{l}{x^2}-x-6\,\,\,\,\,при\,\,\,\,x \ge -2,\\{x^2} + 7x + 10\,\,\,\,\,при\,\,\,\,x < -2.\end{array} \right.\) Таким образом, получена кусочная функция. Графиком квадратичной функции \(y = {x^2} + 7x + 10\) является парабола, ветви которой направлены вверх. Найдём вершину параболы: \({x_B} = -\dfrac{b}{{2a}} = -\dfrac{7}{{2 \cdot 1}} = -3,5.\) Для построения графика \(y = {x^2} + 7x + 10\) при \(x < -2\) возьмём значения \(x = -5,\) \(x = -4,\) \(x = -3,5,\) \(x = -3\) и \(x = -2:\) \(y\left( {-5} \right) = {\left( {-5} \right)^2} + 7 \cdot \left( {-5} \right) + 10 = 25-35 + 10 = 0;\) \(y\left( {-4} \right) = {\left( {-4} \right)^2} + 7 \cdot \left( {-4} \right) + 10 = 16-28 + 10 = -2;\) \(y\left( {-3,5} \right) = {\left( {-3,5} \right)^2} + 7 \cdot \left( {-3,5} \right) + 10 = 12,25-24,5 + 10 = -2,25;\) \(y\left( {-3} \right) = {\left( {-3} \right)^2} + 7 \cdot \left( {-3} \right) + 10 = 9-21 + 10 = -2;\) \(y\left( {-2} \right) = {\left( {-2} \right)^2} + 7 \cdot \left( {-2} \right) + 10 = 4-14 + 10 = 0.\) Графиком квадратичной функции \(y = {x^2}-x-6\) является парабола, ветви которой направлены вверх. Найдём вершину параболы: \({x_B} = -\dfrac{b}{{2a}} = -\dfrac{{-1}}{{2 \cdot 1}} = 0,5.\) Для построения графика \(y = {x^2}-x-6\) при \(x \ge -2\) возьмём значения \(x = -2,\) \(x = -1,\) \(x = 0,5,\) \(x = 2\) и \(x = 3:\) \(y\left( {-2} \right) = {\left( {-2} \right)^2} + 2-6 = 4-4 = 0;\) \(y\left( {-1} \right) = {\left( {-1} \right)^2} + 1-6 = 1-5 = -4;\) \(y\left( {0,5} \right) = {0,5^2}-0,5-6 = 0,25-6,5 = -6,25;\) \(y\left( 2 \right) = {2^2}-2-6 = 4-8 = -4;\) \(y\left( 3 \right) = {3^2}-3-6 = 9-9 = 0.\) Изобразим графики горизонтальных прямых \(y = m,\) при которых они будут иметь с графиком построенной функции ровно три общие точки (см. рис. 2). Точки пересечения прямых \(y = m\) с графиком заданной функции отмечены красным цветом. Подходят: случай (1): прямая \(y = -2,25\), проходящая через вершину \(\left( {-3,5;-2,25} \right)\) параболы, построенной при \(x < -2\); случай (2): прямая \(y = 0\), проходящая через точку стыка \(\left( {-2;0} \right)\) двух парабол. Следовательно, при \(m = -2,25\) и \(m = 0\) прямая \(y = m\) имеет с графиком ровно три общие точки. Ответ: \(-2,25;\,\,\,\,\,0.\)
x
\(-5\)
\(-4\)
\(-3,5\)
\(-3\)
\(-2\)
y
0
\(-2\)
\(-2,25\)
\(-2\)
0
x
\(-2\)
\(-1\)
0,5
2
3
y
0
\(-4\)
\(-6,25\)
\(-4\)
0
Построим график (см. рис. 1). Точка \(\left( {-2;0} \right)\) является точкой стыка двух парабол.