Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».
§ 8. Функції Functions
Завдання 395
Область значень функцій з коренем
Знайти область значень (множину всіх можних y) для функцій: а) y=x2−16x+4; б) y=∣x∣−2x3+2x; в) y=x2−10x+26.
Розв’язання
Варіант а): Підкореневий вираз x+4≥0, тобто x≥−4. Знаменник x2−16=0, отже x=±4. Функція не є парною, тому область значень — це всі додатні числа.
Варіант б): Підкореневий вираз x(x2+2)≥0 дає x≥0. Знаменник ∣x∣−2=0, тобто x=2. Оскільки область визначення обмежена знизу нулем, а функція не є парною (через модуль), значення можуть бути будь-якими додатними.
Варіант в): Підкореневий вираз x2−10x+26 — це квадратний тричлен. Його дискримінант D=100−4⋅26<0, а коефіцієнт при x2 додатній, отже вираз завжди додатний і ніколи не дорівнює нулю. Мінімум досягається в вершині параболи.
Відповідь:
а) (0;+∞); б) (0;+∞); в) [13−5;+∞).
Завдання 396
Область значень функцій без кореня
Знайти область значень (множину всіх можних y) для функцій: а) y=x2+9; б) y=x−7; в) y=3−∣x∣.
Розв’язання
Варіант а): Це парабола з віссю симетрії x=0, що розкривається вгору (a=1>0). Мінімальне значення при x=0: ymin=02+9=9.
Варіант б): Область визначення x≥0. Функція зростає на всій області, тому мінімум досягається при найменшому x=0: ymin=0−7=−7.
Варіант в): Це V-подібна функція з максимумом у точці x=0 (де модуль дорівнює нулю). Максимальне значення: ymax=3−∣0∣=3. Функція розкривається вниз.
Відповідь:
а) [9;+∞); б) [−7;+∞); в) (−∞;3].
Завдання 397
Область значень функцій з коренем та модулем
Знайти область значень (множину всіх можних y) для функцій: а) y=x+2; б) y=x2−3; в) y=6−2∣x∣.
Розв’язання
Варіант а): Область визначення x≥0. Функція зростає, тому мінімум при x=0: ymin=0+2=2.
Варіант б): Квадратична функція з віссю симетрії x=0, розкривається вгору. Мінімальне значення при x=0: ymin=02−3=−3.
Варіант в): Функція має максимум у точці x=0 (де ∣x∣=0). Максимальне значення: ymax=6−2⋅0=6. Функція розкривається вниз.
Відповідь:
а) [2;+∞); б) [−3;+∞); в) (−∞;6].
Завдання 398
Прибуток від продажу тістечок
Витрати на електроенергію — 100 грн, витрати на продукти за одне тістечко — 28 грн, ціна продажу одного тістечка — 45 грн. Потрібно знайти функцію прибутку y=f(x) від кількості проданих тістечок (x), область визначення, кількість для покриття витрат та прибуток при продажі 200 одиниць.
Розв’язання
Загальні витрати складаються з фіксованих (електроенергія) і змінних (продукти): C(x)=100+28x.
Дохід від продажу x тістечок дорівнює: R(x)=45x.
Функція прибутку y — це різниця доходу та витрат: y=R(x)−C(x)=45x−(100+28x)=17x−100.
Область визначення: кількість тістечок має бути натуральною (x∈N).
Щоб покрити витрати, прибуток має дорівнювати нулю: 17x−100=0⇒x=17100≈5,88. Оскільки тістечок не можна продати частково, потрібно продати 6 штук.
Прибуток при продажу 200 тістечок: y=17⋅200−100=3400−100=3300.
Відповідь:
а) y=17x−100; б) x∈N; в) потрібно продати 6 тістечок; г) прибуток становить 3300 грн.
Завдання 399
Аналіз коду Python
Дано код функції f(x), яка повертає значення x−5x. Потрібно пояснити суть функції, причину помилки при x=5, визначити область визначення та виправити код.
Розв’язання
Функція описує раціональний дріб, де чисельник — x, а знаменник — (x−5).
Помилка виникає при обчисленні f(5), тому що підставивши 5 у знаменник, отримуємо 5−5=0, і ділення на нуль неможливе.
Область визначення: x=5.
Щоб програма працювала коректно (якщо мета — просто виконати ділення), код залишається таким самим, але користувачеві треба пам'ятати про обмеження аргументу. Якщо ж потрібно «виправити» помилку в сенсі уникнення падіння програми, можна додати перевірку умови `if x != 5`.
Відповідь:
Функція — раціональний дріб; помилка через ділення на нуль при x=5; область визначення D={x∣x=5}; код не потребує зміни формули, але треба враховувати обмеження аргументу.
Для пункту а): Область визначення складається з трьох частин: (−∞;1], (1;4) та [4;+∞). Оскільки ці проміжки перекриваються в точці 1 (перший відрізок включає 1, другий — ні), але не мають пропусків, то область визначення — це всі дійсні числа. Перевіримо значення в точці x=1: за першою формулою y=1+1=2, за другою (при підстановці межі) 3−1=2. Функція безперервна. Область визначення: D=(−∞;+∞).
Для пункту б): Перший і третій відрізки задаються однією формулою x6. Ця функція не має сенсу при x=0. Другий відрізок [−2;2] включає нуль. Отже, у точці x=0 вираз x6 не визначений, але в умові другого випадку формула інша (1,5x). Однак, якщо при x=0 ми використовуємо другу гілку, то значення існує. Але перші та треті гілки виключають нуль. Друга гілка включає його. Отже, функція визначена всюди, крім випадку, коли бачимо x6 при x=0, але це неможливо, бо для x=0 діє друга формула. Перевіримо умови: x<−2 (не містить 0), −2≤x≤2 (містить 0), x>2 (не містить 0). Отже, функція визначена для всіх x, крім випадків, де x6 використовується при x=0. Але це неможливо. Однак, якщо розглядати графічно: гіпербола має асимптоту x=0. У проміжку [−2;2] функція лінійна, тому вона проходить через початок координат. Отже, функція визначена для всіх дійсних чисел.
Відповідь:
а) Область визначення: всі дійсні числа (−∞<x<+∞). б) Область визначення: всі дійсні числа (−∞<x<+∞).
Завдання 402
Порівняння тарифів на інтернет
Тариф А: абонплата 400 грн + 25 грн за кожен ГБ понад 20 ГБ. Тариф Б: абонплата 550 грн без додаткової оплати. Пункти: а) Записати функції вартості y від кількості трафіку x. б) Знайти області визначення. в) Обчислити вартість для x=50. г) Знайти точку перетину графіків (рівноважну ціну). д) Визначити вигідніший тариф при 10≤x≤100.
Розв’язання
Запишемо функції: Тариф А: yA={400,400+25(x−20),x≤20x>20 Спростимо другу частину: 400+25x−500=25x−100. Отже, yA={400,25x−100,x≤20x>20
Тариф Б: yB=550 (для всіх x≥0).
Область визначення для обох функцій — це всі невід'ємні числа: D=[0;+∞).
Обчислимо вартість при x=50: Для Тарифу А: yA=25⋅50−100=1250−100=1150 грн. Для Тарифу Б: yB=550 грн.
Знайдемо точку перетину (коли вартості однакові): Прирівняємо вирази для x>20: 25x−100=550. 25x=650⇒x=26. Перевіримо: при x=26, Тариф А: 400+25(6)=550 грн. Тариф Б: 550 грн. Збігається.
Порівняємо тарифи для 10≤x≤100: При x=10: yA=400, yB=550. Тариф А дешевший. При x=26: вартості однакові (550 грн). При x>26 (наприклад, 50): yA=1150, yB=550. Тариф Б дешевший. Отже, вигідний тариф залежить від обсягу трафіку.
Відповідь:
а) yA={400,25x−100,x≤20x>20; yB=550. б) Область визначення: [0;+∞) для обох функцій. в) При x=50: Тариф А — 1150 грн, Тариф Б — 550 грн. г) Рівноважне значення x=26 ГБ (вартість 550 грн). д) Для 10≤x<26 вигідніший Тариф А; для x>26 вигідніший Тариф Б; при x=26 вартості однакові.