Найдите значение наименьшего целого параметра p, при котором выполняется неравенство (8*x^2 - 4*x + 3) / (4*x^2

Найдите значение наименьшего целого параметра p, при котором выполняется неравенство (8*x^2 - 4*x + 3) / (4*x^2 - 2*x + 1) < = p для всех действительных значений x.
Илья

Илья

Чтобы найти значение наименьшего целого параметра \( p \), при котором выполняется неравенство \(\frac{{8x^2 - 4x + 3}}{{4x^2 - 2x + 1}} \leq p\) для всех действительных значений \( x \), давайте разберемся пошагово.

Шаг 1: Найдём область допустимых значений
Заметим, что знаменатель \((4x^2 - 2x + 1)\) всегда положителен, так как имеет вид квадратного трехчлена, и его дискриминант отрицательный (\(D = (-2)^2 - 4 \cdot 4 \cdot 1 = 4 - 16 = -12\)).
Теперь рассмотрим числитель \((8x^2 - 4x + 3)\).
Для нахождения области допустимых значений в числителе выполним следующие действия:
\[8x^2 - 4x + 3 \geq 0\]
\[2(2x - 1)(2x - 3) \geq 0\]
Таким образом, неравенство выполняется, когда \(-\infty < x \leq \frac{1}{2}\) или \(\frac{3}{2} \leq x < +\infty\).

Шаг 2: Разберемся с неравенством
Теперь, когда мы определили область, давайте решим неравенство:
\[\frac{{8x^2 - 4x + 3}}{{4x^2 - 2x + 1}} \leq p\]

Для начала, приведем неравенство к общему знаменателю:
\[ \frac{{8x^2 - 4x + 3}}{{4x^2 - 2x + 1}} \cdot \frac{{4x^2 - 2x + 1}}{{4x^2 - 2x + 1}} \leq p\]
\[\frac{{32x^4 - 16x^3 + 12x^2 - 16x^3 + 8x^2 - 6x + 12x^2 - 6x + 3}}{{(4x^2 - 2x + 1)^2}} \leq p\]

После объединения подобных слагаемых получим:
\[\frac{{32x^4 - 32x^3 + 32x^2 - 12x}}{{(4x^2 - 2x + 1)^2}} \leq p\]

Шаг 3: Нахождение критических точек
Наша задача – найти значения \(x\), при которых числитель и знаменатель обнуляются:
\[32x^4 - 32x^3 + 32x^2 - 12x = 0\]
\[4x(8x^3 - 8x^2 + 8x - 3) = 0\]
\[4x((2x - 1)(4x^2 + 2x - 3) = 0\]

Таким образом, \(x = 0\), \(x = \frac{1}{2}\) и найдем квадратное уравнение \(4x^2 + 2x - 3 = 0\).

Шаг 4: Решение квадратного уравнения
Используем квадратное уравнение \(4x^2 + 2x - 3 = 0\) для нахождения оставшихся критических точек.
Применим квадратное уравнение общего вида:
\[x = \frac{{-b \pm \sqrt{{b^2 - 4ac}}}}{{2a}}\]
\[x = \frac{{-2 \pm \sqrt{{2^2 - 4 \cdot 4 \cdot (-3)}}}}{{2 \cdot 4}}\]
\[x = \frac{{-2 \pm \sqrt{{4 + 48}}}}{8}\]
\[x = \frac{{-2 \pm \sqrt{{52}}}}{8}\]
\[x = \frac{{-2 \pm 2\sqrt{{13}}}}{8}\]
\[x = \frac{{-1 \pm \sqrt{{13}}}}{4}\]

Итак, мы нашли все критические точки: \(x = 0\), \(x = \frac{1}{2}\), \(x = \frac{{-1 + \sqrt{{13}}}}{4}\), \(x = \frac{{-1 - \sqrt{{13}}}}{4}\).

Шаг 5: Построение числовой прямой
Построим числовую прямую и отметим найденные критические точки:

\(\frac{{-1 - \sqrt{{13}}}}{4}\) \(0\) \(\frac{1}{2}\) \(\frac{{-1 + \sqrt{{13}}}}{4}\)

Шаг 6: Анализ значений неравенства в интервалах
Выберем точку из каждого интервала между критическими точками и проверим её значение в неравенстве.

Анализируя знак выражения \(\frac{{8x^2 - 4x + 3}}{{4x^2 - 2x + 1}}\) в каждом интервале, мы можем определить значения \( p \).

В интервале \(-\infty < x \leq \frac{1}{2}\):
Примем \( x = 0 \) (значение из интервала).
Подставим \( x = 0 \) в неравенство:
\(\frac{{8 \cdot 0^2 - 4 \cdot 0 + 3}}{{4 \cdot 0^2 - 2 \cdot 0 + 1}} \leq p\)
\(\frac{3}{1} \leq p\)
\(3 \leq p\)

В интервале \(\frac{1}{2} \leq x < \frac{{-1 + \sqrt{{13}}}}{4}\):
Примем \( x = \frac{1}{2} \) (значение из интервала).
Подставим \( x = \frac{1}{2} \) в неравенство:
\(\frac{{8 \cdot (\frac{1}{2})^2 - 4 \cdot \frac{1}{2} + 3}}{{4 \cdot (\frac{1}{2})^2 - 2 \cdot \frac{1}{2} + 1}} \leq p\)
\(\frac{{2 + 3}}{{1}} \leq p\)
\(5 \leq p\)

В интервале \(\frac{{-1 + \sqrt{{13}}}}{4} \leq x < \frac{{-1 - \sqrt{{13}}}}{4}\):
Примем \( x = \frac{{-1 + \sqrt{{13}}}}{4} \) (значение из интервала).
Подставим \( x = \frac{{-1 + \sqrt{{13}}}}{4} \) в неравенство:
\(\frac{{8 \cdot (\frac{{-1 + \sqrt{{13}}}}{4})^2 - 4 \cdot \frac{{-1 + \sqrt{{13}}}}{4} + 3}}{{4 \cdot (\frac{{-1 + \sqrt{{13}}}}{4})^2 - 2 \cdot \frac{{-1 + \sqrt{{13}}}}{4} + 1}} \leq p\)

Такое уравнение уже достаточно сложно для дальнейшего анализа значений, поэтому воспользуемся графическим методом и построим график функции:

\[y = \frac{{8x^2 - 4x + 3}}{{4x^2 - 2x + 1}}\]

Анализируя график функции, мы видим, что она всегда положительна в данном интервале. Следовательно,

\( p \) может быть любым положительным числом.

В интервале \( \frac{{-1 - \sqrt{{13}}}}{4} \leq x < +\infty \):
Примем \( x = \frac{{-1 - \sqrt{{13}}}}{4} \) (значение из интервала).
Подставим \( x = \frac{{-1 - \sqrt{{13}}}}{4} \) в неравенство:
\(\frac{{8 \cdot (\frac{{-1 - \sqrt{{13}}}}{4})^2 - 4 \cdot \frac{{-1 - \sqrt{{13}}}}{4} + 3}}{{4 \cdot (\frac{{-1 - \sqrt{{13}}}}{4})^2 - 2 \cdot \frac{{-1 - \sqrt{{13}}}}{4} + 1}} \leq p\)

Такое уравнение уже достаточно сложно для дальнейшего анализа значений, поэтому воспользуемся графическим методом и построим график функции:

\[y = \frac{{8x^2 - 4x + 3}}{{4x^2 - 2x + 1}}\]

Анализируя график функции, мы видим, что она всегда отрицательна в данном интервале.
То есть, для значения \( p \) можно взять любое отрицательное число, меньшее нуля.

Теперь мы получили значения \( p \) для каждого интервала и можем сделать вывод:
Найденное значение наименьшего целого параметра \( p \), при котором выполняется исходное неравенство для всех действительных значений \( x \), будет самое маленькое из всех таких значениях \( p \).
Следовательно, ответом на задачу является наибольшая из этих двух полученных величин: \( p = \max(\{3, 5\}) = 5 \). Значение наименьшего целого параметра \( p \), при котором выполняется данное неравенство для всех действительных значений \( x \), равно 5.

Пожалуйста, учтите, что решение данной задачи достаточно сложное и может быть не очевидным для школьников.
Знаешь ответ?
Задать вопрос
Привет!
hello