Задача 64. Постройте график функции \(y = \dfrac{{\left( {{x^2}-3x} \right) \cdot \left| x \right|}}{{x-3}}.\)
Определите, при каких значениях m прямая \(y = m\) не имеет с графиком ни одной общей точки.
ОТВЕТ: 9.
Область определения функции: \(x-3 \ne 0\,\,\,\,\,\,\, \Leftrightarrow \,\,\,\,\,\,x \ne 3.\) Упростим заданную функцию: \(y = \dfrac{{\left( {{x^2}-3x} \right) \cdot \left| x \right|}}{{x-3}} = \dfrac{{x\left( {x-3} \right) \cdot \left| x \right|}}{{x-3}} = x \cdot \left| x \right|,\,\,\,\,\,\,x \ne 3.\) 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 функция примет вид: \(y = \left\{ \begin{array}{l}x \cdot x\,\,\,\,\,при\,\,\,\,x \ge 0,\\x \cdot \left( {-x} \right)\,\,\,\,\,при\,\,\,\,x < 0\end{array} \right.\,\,\,\,\,\,\, \Leftrightarrow \,\,\,\,\,\,y = \left\{ \begin{array}{l}{x^2}\,\,\,\,\,при\,\,\,\,x \ge 0,\\-{x^2}\,\,\,\,\,при\,\,\,\,x < 0.\end{array} \right.\) Таким образом, получена кусочная функция. Графиком квадратичной функции \(y = -{x^2}\) является парабола, ветви которой направлены вниз. Найдём вершину параболы: \({x_B} = -\dfrac{b}{{2a}} = -\dfrac{0}{{2 \cdot \left( {-1} \right)}} = 0.\) \(y\left( {-3} \right) = -{\left( {-3} \right)^2} = -9;\) \(y\left( {-2} \right) = -{\left( {-2} \right)^2} = -4;\) \(y\left( {-1} \right) = -{\left( {-1} \right)^2} = -1;\) \(y\left( 0 \right) = -{0^2} = 0.\) Графиком квадратичной функции \(y = {x^2}\) является парабола, с выколотой точкой, ветви которой направлены вверх. Найдём вершину параболы: \({x_B} = -\dfrac{b}{{2a}} = -\dfrac{0}{{2 \cdot 1}} = 0.\) Для построения графика \(y = {x^2}\) при \(x \ge 0\) возьмём значения \(x = 0,\) \(x = 1,\) \(x = 2\) и \(x = 3:\) \(y\left( 0 \right) = {0^2} = 0;\) \(y\left( 1 \right) = {1^2} = 1;\) \(y\left( 2 \right) = {2^2} = 4;\) \(y\left( 3 \right) = {3^2} = 9.\) График исходной функции, с выколотой точкой \(\left( {3;9} \right)\), изображён на рис. 1. Точка \(\left( {0;0} \right)\) является точкой стыка двух парабол. Изобразим график горизонтальной прямой \(y = m,\) при которой он не будет иметь с графиком построенной функции общих точек. Подходит единственный случай прямая \(y = 9\), проходящая через выколотую точку \(\left( {3;9} \right)\) (см. рис. 2). Следовательно, при \(m = 9\) прямая \(y = m\) не имеет с графиком заданной функции ни одной общей точки. При любом другом значении m прямая \(y = m\) будет иметь с графиком заданной функции одну общую точку. Ответ: 9.
Для построения графика при \(x < 0\) возьмём значения \(x = -3,\) \(x = -2,\) \(x = -1\) и \(x = 0:\)
x
\(-3\)
\(-2\)
\(-1\)
0
y
\(-9\)
\(-4\)
\(-1\)
0
x
0
1
2
3
y
0
1
4
9