Algebra · real student question

ฟังก์ชันกำลังสอง f มี f(x) <= 0 พอดีบนช่วง -1 <= x <= 5 และมีค่าต่ำสุดเท่ากับ -18 จงแก้อสมการ f(x) <= 6

Question

ให้ f(x)f(x) เป็นฟังก์ชันกำลังสอง คำตอบของ f(x)0f(x)\le 0 คือ

1x5,-1\le x\le 5,

พอดี และค่าต่ำสุดของ f(x)f(x) บนจำนวนจริงทั้งหมดเท่ากับ 18-18 จงแก้อสมการ

f(x)6.f(x)\le 6.

Step-by-step solution

  1. อ่านรากและทิศทางการเปิดออกจากเซตคำตอบได้ทันที f(x)0f(x)\le0 เป็นจริงบนช่วงปิดและจำกัดพอดี ff จึงเป็นศูนย์ที่จุดปลายและเป็นลบเฉพาะระหว่างจุดปลายทั้งสอง นั่นแปลว่า 1-1 กับ 55 เป็นรากทั้งสอง และพาราโบลาเปิด ขึ้น (ถ้าเปิดลง เซตคำตอบของ f0f\le0 จะเป็นรังสีสองเส้นด้านนอกแทน) ดังนั้น

    f(x)=a(x+1)(x5),a>0.f(x)=a(x+1)(x-5),\qquad a>0.

  2. ใช้สมมาตรหาจุดยอดโดยไม่ต้องทำกำลังสองสมบูรณ์ สำหรับพาราโบลาที่เปิดขึ้น ค่าต่ำสุดอยู่กึ่งกลางระหว่างราก

    xvertex=1+52=2.x_{\text{vertex}}=\frac{-1+5}{2}=2.

    นี่เป็นที่เดียวที่ค่าต่ำสุดตามที่โจทย์บอกจะเกิดขึ้นได้

  3. เปลี่ยนค่าต่ำสุดให้เป็นสมการสำหรับ aa

    f(2)=a(2+1)(25)=9af(2)=a(2+1)(2-5)=-9a

    9a=18a=2-9a=-18\quad\Longrightarrow\quad a=2

    การตรวจเครื่องหมายผ่าน เพราะ a=2>0a=2>0 สอดคล้องกับการเปิดขึ้นที่สรุปไว้ในขั้นที่ 1 ดังนั้น

    f(x)=2(x+1)(x5)=2x28x10.f(x)=2(x+1)(x-5)=2x^2-8x-10.

  4. แก้ f(x)6f(x)\le 6 ย้ายทุกอย่างไปข้างเดียวกันแล้วหารด้วยสัมประสิทธิ์นำที่เป็นบวก (การหารด้วยจำนวนบวกไม่ทำให้อสมการกลับด้าน)

    2x28x106    2x28x160    x24x80.2x^2-8x-10\le6\;\Longrightarrow\;2x^2-8x-16\le0\;\Longrightarrow\;x^2-4x-8\le0.

  5. หารากของสมการขอบเขตแล้วเลือกฝั่งที่ถูก

    x=4±16+322=4±432=2±23x=\frac{4\pm\sqrt{16+32}}{2}=\frac{4\pm4\sqrt3}{2}=2\pm2\sqrt3

    เนื่องจาก x24x8x^2-4x-8 เปิดขึ้น มันจึง 0\le0 ระหว่าง รากของมัน

    223x2+23(ประมาณ 1.464x5.464).2-2\sqrt3\le x\le 2+2\sqrt3\qquad(\text{ประมาณ }-1.464\le x\le5.464).

  6. ตรวจความสมเหตุสมผลของคำตอบกับข้อมูลที่โจทย์ให้ ช่วงใหม่มีจุดศูนย์กลางที่ x=2x=2 ซึ่งเป็นแกนสมมาตรเดิม และคลุม [1,5][-1,5] ไว้อย่างเข้มงวด ซึ่งต้องเป็นเช่นนั้น เพราะระดับ 66 อยู่สูงกว่าระดับ 00 บนพาราโบลาที่เปิดขึ้น ลองแทนจุดปลาย: f(2+23)=2(3+23)(3+23)=2(129)=6f\left(2+2\sqrt3\right)=2\left(3+2\sqrt3\right)\left(-3+2\sqrt3\right)=2\left(12-9\right)=6 ซึ่งเท่ากับค่าขอบพอดี

Answer

223x2+232-2\sqrt{3}\le x\le 2+2\sqrt{3}

Need to solve a different problem like this? Open the solver →