Нейросеть

ГДЗ: Упражнение 852 - § 47 (Производные некоторых элементарных функций) - (Алгебра и начала математического анализа 10-11 классы, Алимов Шавкат Арифджанович, Колягин Юрий Михайлович, Ткачева Мария Владимировна)

Страницы: 245, 246, 247, 248, 249, 250
Глава: Глава 8
Параграф: § 47 - Производные некоторых элементарных функций
Учебник: Алгебра и начала математического анализа 10-11 классы -
Автор: Алимов Шавкат Арифджанович, Колягин Юрий Михайлович, Ткачева Мария Владимировна
Год: 2025
Издание:

852 упражнение:

Выяснить, при каких значениях \( x \) значение производной функции \( f(x) \) равно 0:

1) \( f(x) = 5 (\sin x - \cos x) + \sqrt{2} \cos 5x \)

Шаг 1: Находим производную \( f'(x) \):
\( f'(x) = 5 ((\sin x)' - (\cos x)') + \sqrt{2} (\cos 5x)' \)

  • \( (\sin x)' - (\cos x)' = \cos x - (-\sin x) = \cos x + \sin x \).
  • \( (\cos 5x)' = -\sin 5x \cdot (5x)' = -5 \sin 5x \).

Шаг 2: Собираем производную:
\( f'(x) = 5 (\cos x + \sin x) + \sqrt{2} (-5 \sin 5x) = 5 \cos x + 5 \sin x - 5\sqrt{2} \sin 5x \).

Шаг 3: Приравниваем производную к нулю:
\( 5 \cos x + 5 \sin x - 5\sqrt{2} \sin 5x = 0 \)
Разделим на 5:
\( \cos x + \sin x - \sqrt{2} \sin 5x = 0 \)

Шаг 4: Преобразуем сумму синуса и косинуса:
\( \cos x + \sin x = \sqrt{2} \left( \frac{1}{\sqrt{2}} \cos x + \frac{1}{\sqrt{2}} \sin x \right) = \sqrt{2} \cos \left( x - \frac{\pi}{4} \right) \).
Уравнение принимает вид:
\( \sqrt{2} \cos \left( x - \frac{\pi}{4} \right) = \sqrt{2} \sin 5x \)
\( \cos \left( x - \frac{\pi}{4} \right) = \sin 5x \)

Шаг 5: Используем формулу приведения \( \sin \alpha = \cos \left( \frac{\pi}{2} - \alpha \right) \):
\( \cos \left( x - \frac{\pi}{4} \right) = \cos \left( \frac{\pi}{2} - 5x \right) \)

Шаг 6: Решаем тригонометрическое уравнение \( \cos A = \cos B \implies A = \pm B + 2\pi k \).

  • Случай 1: \( x - \frac{\pi}{4} = \frac{\pi}{2} - 5x + 2\pi k \)
    \( 6x = \frac{\pi}{2} + \frac{\pi}{4} + 2\pi k = \frac{3\pi}{4} + 2\pi k \)
    \( x = \frac{3\pi}{24} + \frac{2\pi k}{6} = \frac{\pi}{8} + \frac{\pi k}{3} \), где \( k \in \mathbb{Z} \).
  • Случай 2: \( x - \frac{\pi}{4} = -\left( \frac{\pi}{2} - 5x \right) + 2\pi k = -\frac{\pi}{2} + 5x + 2\pi k \)
    \( -4x = -\frac{\pi}{2} + \frac{\pi}{4} + 2\pi k = -\frac{\pi}{4} + 2\pi k \)
    \( x = \frac{\pi}{16} - \frac{2\pi k}{4} = \frac{\pi}{16} - \frac{\pi k}{2} \), где \( k \in \mathbb{Z} \).

Ответ: \( x = \frac{\pi}{8} + \frac{\pi k}{3} \) и \( x = \frac{\pi}{16} - \frac{\pi k}{2} \), где \( k \in \mathbb{Z} \).

2) \( f(x) = 1 - 5 \cos 2x + 2 (\sin x - \cos x) - 2x \)

Шаг 1: Находим производную \( f'(x) \):
\( f'(x) = (1)' - 5 (\cos 2x)' + 2 (\sin x - \cos x)' - (2x)' \)

  • \( (1)' = 0 \).
  • \( (\cos 2x)' = -\sin 2x \cdot 2 = -2 \sin 2x \).
  • \( (\sin x - \cos x)' = \cos x - (-\sin x) = \cos x + \sin x \).
  • \( (2x)' = 2 \).

Шаг 2: Собираем производную:
\( f'(x) = 0 - 5(-2 \sin 2x) + 2(\cos x + \sin x) - 2 \)
\( f'(x) = 10 \sin 2x + 2 \cos x + 2 \sin x - 2 \).

Шаг 3: Приравниваем производную к нулю:
\( 10 \sin 2x + 2 \cos x + 2 \sin x - 2 = 0 \)

Шаг 4: Используем формулу \( \sin 2x = 2 \sin x \cos x \) и делим на 2:
\( 5 (2 \sin x \cos x) + \cos x + \sin x - 1 = 0 \)
\( 10 \sin x \cos x + \sin x + \cos x - 1 = 0 \)

Шаг 5: Введем замену \( t = \sin x + \cos x \). Тогда \( t^2 = (\sin x + \cos x)^2 = \sin^2 x + \cos^2 x + 2 \sin x \cos x = 1 + 2 \sin x \cos x \).
Отсюда \( 2 \sin x \cos x = t^2 - 1 \), и \( 10 \sin x \cos x = 5(t^2 - 1) \).
Уравнение принимает вид:
\( 5(t^2 - 1) + t - 1 = 0 \)
\( 5t^2 - 5 + t - 1 = 0 \)
\( 5t^2 + t - 6 = 0 \)

Шаг 6: Решаем квадратное уравнение для \( t \). Дискриминант \( D = 1^2 - 4(5)(-6) = 1 + 120 = 121 \).
\( t_1 = \frac{-1 + \sqrt{121}}{2 \cdot 5} = \frac{-1 + 11}{10} = \frac{10}{10} = 1 \).
\( t_2 = \frac{-1 - 11}{10} = -\frac{12}{10} = -1.2 \).

Шаг 7: Возвращаемся к замене \( \sin x + \cos x = t \). Используем преобразование: \( \sqrt{2} \sin \left( x + \frac{\pi}{4} \right) = t \).

  • Случай I: \( t = 1 \)
    \( \sqrt{2} \sin \left( x + \frac{\pi}{4} \right) = 1 \)
    \( \sin \left( x + \frac{\pi}{4} \right) = \frac{1}{\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{2}}{2} \)
    \( x + \frac{\pi}{4} = \frac{\pi}{4} + 2\pi k \implies x = 2\pi k \), где \( k \in \mathbb{Z} \).
    \( x + \frac{\pi}{4} = \pi - \frac{\pi}{4} + 2\pi k = \frac{3\pi}{4} + 2\pi k \implies x = \frac{3\pi}{4} - \frac{\pi}{4} + 2\pi k = \frac{\pi}{2} + 2\pi k \), где \( k \in \mathbb{Z} \).
  • Случай II: \( t = -1.2 \)
    \( \sqrt{2} \sin \left( x + \frac{\pi}{4} \right) = -1.2 \)
    \( \sin \left( x + \frac{\pi}{4} \right) = -\frac{1.2}{\sqrt{2}} \approx -0.8485 \).
    Так как \( |-0.8485| \le 1 \), решения существуют:
    \( x + \frac{\pi}{4} = \arcsin \left( -\frac{1.2}{\sqrt{2}} \right) + 2\pi k \)
    \( x + \frac{\pi}{4} = \pi - \arcsin \left( -\frac{1.2}{\sqrt{2}} \right) + 2\pi k \)
    \( x = -\frac{\pi}{4} + (-1)^n \arcsin \left( -\frac{1.2}{\sqrt{2}} \right) + \pi n \) (если не требуется общее решение).
    Для развернутого решения:
    \( x_3 = -\frac{\pi}{4} + \arcsin \left( -\frac{1.2}{\sqrt{2}} \right) + 2\pi k \)
    \( x_4 = -\frac{\pi}{4} + \pi - \arcsin \left( -\frac{1.2}{\sqrt{2}} \right) + 2\pi k \)

Ответ: \( x = 2\pi k \), \( x = \frac{\pi}{2} + 2\pi k \) и корни уравнения \( \sin \left( x + \frac{\pi}{4} \right) = -\frac{1.2}{\sqrt{2}} \), где \( k \in \mathbb{Z} \).

Что применять при решении

Правило дифференцирования суммы и разности
Производная суммы (или разности) функций равна сумме (или разности) их производных.
Правило дифференцирования произведения на константу
Постоянный множитель можно выносить за знак производной.
Производная степенной функции
Формула для нахождения производной функции вида \( x^p \), где \( p \) — любое действительное число.
Производная показательной функции
Формула для нахождения производной функции \( a^x \) и частный случай для натурального основания \( e \).
Производная логарифмической функции
Формула для нахождения производной натурального логарифма \( \ln x \) и логарифма по произвольному основанию \( a \).
Производные тригонометрических функций
Формулы для нахождения производных синуса, косинуса и тангенса.
Правило дифференцирования сложной функции (Цепное правило)
Производная сложной функции \( f(g(x)) \) равна произведению производной внешней функции по внутренней и производной внутренней функции.
Правило дифференцирования произведения
Производная произведения двух функций.
Правило дифференцирования частного
Производная частного двух функций.

Задали создать проект?

Создай с помощью ИИ за 5 минут

До 90% уникальность
Готовый файл Word
15-30 страниц
Список источников по ГОСТ
Оформление по ГОСТ
Таблицы и схемы

Другие упражнения из параграфа § 47

831 832 833 834 835 836 837 838 839 840 841 842 843 844 845 846 847 848 849 850 851 852 853 854 855 856
Уведомление об авторском праве и цитировании

ВНИМАНИЕ: Представленные фрагменты из учебных материалов используются исключительно в научно-образовательных целях в объеме, оправданном поставленной целью.

Данное использование осуществляется в рамках, установленных законодательством об авторском праве (в частности, нормами о свободном использовании произведения для образовательных целей).

В соответствии с законодательством, автор и источник заимствования указаны для каждого используемого фрагмента.