Язык задания: Russian

Задание 2

Найти решение неравенства:

$\sqrt{-x-5} - \sqrt{x+7} + \sqrt{-x^2 - 12x - 35} + 1 > 0$

Решение:

1. Область определения:

   • $-x - 5 \geq 0 \Rightarrow x \leq -5$
   • $x + 7 \geq 0 \Rightarrow x \geq -7$
   • $-x^2 - 12x - 35 \geq 0 \Rightarrow x^2 + 12x + 35 \leq 0 \Rightarrow (x+5)(x+7) \leq 0 \Rightarrow -7 \leq x \leq -5$

   Пересечение всех условий: $x \in [-7, -5]$

2. Преобразуем выражение под третьим корнем:

   $-x^2 - 12x - 35 = -(x^2 + 12x + 35) = -(x+5)(x+7)$

3. Перепишем неравенство:

   $\sqrt{-x-5} - \sqrt{x+7} + \sqrt{-(x+5)(x+7)} + 1 > 0$

4. Рассмотрим граничные точки области определения:

   • $x = -5$:
     $\sqrt{-(-5)-5} - \sqrt{-5+7} + \sqrt{-(-5+5)(-5+7)} + 1 > 0$
     $0 - \sqrt{2} + 0 + 1 > 0$
     $1 > \sqrt{2}$ (неверно)

   • $x = -7$:
     $\sqrt{-(-7)-5} - \sqrt{-7+7} + \sqrt{-(-7+5)(-7+7)} + 1 > 0$
     $\sqrt{2} - 0 + 0 + 1 > 0$
     $\sqrt{2} + 1 > 0$ (верно)

5. Анализ:

   Заметим, что $\sqrt{-(x+5)(x+7)} = \sqrt{(x+5)} \cdot \sqrt{-(x+7)}$

   При $x = -6$:
   $\sqrt{-(-6)-5} - \sqrt{-6+7} + \sqrt{-(-6+5)(-6+7)} + 1 > 0$
   $1 - 1 + 1 + 1 > 0$
   $2 > 0$ (верно)

6. Решение:

   Неравенство выполняется при $x = -7$.

   Проверим, что происходит внутри интервала $(-7, -5)$.

   Пусть $x = -7 + \epsilon$, где $\epsilon$ - малое положительное число.

   Тогда $\sqrt{-x-5} - \sqrt{x+7} + \sqrt{-(x+5)(x+7)} + 1 = \sqrt{7-\epsilon-5} - \sqrt{-7+\epsilon+7} + \sqrt{-(-7+\epsilon+5)(-7+\epsilon+7)} + 1 = \sqrt{2-\epsilon} - \sqrt{\epsilon} + \sqrt{-(-\epsilon+2)\epsilon} + 1$

   При $\epsilon \to 0$, выражение стремится к $\sqrt{2} + 1 > 0$.

   Неравенство не имеет решений, так как при $x=-5$ неравенство не выполняется.

Ответ: $x = -7$

Ассистент: Отлично, сейчас я подробно объясню решение задачи 2.

Задание 2: Подробное решение

Исходное неравенство:

$\sqrt{-x-5} - \sqrt{x+7} + \sqrt{-x^2 - 12x - 35} + 1 > 0$

1. Нахождение области определения (ООД):

• Чтобы корень квадратный имел смысл, подкоренное выражение должно быть неотрицательным. Поэтому необходимо выполнение следующих условий:

  • $-x - 5 \geq 0$
  • $x + 7 \geq 0$
  • $-x^2 - 12x - 35 \geq 0$

• Решим каждое из этих неравенств:

  • $-x - 5 \geq 0 \Rightarrow -x \geq 5 \Rightarrow x \leq -5$
  • $x + 7 \geq 0 \Rightarrow x \geq -7$
  • $-x^2 - 12x - 35 \geq 0 \Rightarrow x^2 + 12x + 35 \leq 0$. Разложим квадратный трехчлен на множители: $x^2 + 12x + 35 = (x+5)(x+7)$. Тогда неравенство принимает вид $(x+5)(x+7) \leq 0$. Решением этого неравенства является отрезок $-7 \leq x \leq -5$.

• Найдем пересечение всех трех условий: $x \in [-7, -5]$. Это и есть область определения нашего неравенства.

2. Упрощение выражения под третьим корнем:

• Заметим, что $-x^2 - 12x - 35 = -(x^2 + 12x + 35) = -(x+5)(x+7)$. Это позволяет переписать исходное неравенство в виде:

  $\sqrt{-x-5} - \sqrt{x+7} + \sqrt{-(x+5)(x+7)} + 1 > 0$

3. Анализ граничных точек области определения:

• Проверим, выполняется ли неравенство на концах отрезка $[-7, -5]$.

  • При $x = -5$:
    $\sqrt{-(-5)-5} - \sqrt{-5+7} + \sqrt{-(-5+5)(-5+7)} + 1 > 0$
    $\sqrt{0} - \sqrt{2} + \sqrt{0} + 1 > 0$
    $1 - \sqrt{2} > 0$. Это неверно, так как $\sqrt{2} \approx 1.41 > 1$.

  • При $x = -7$:
    $\sqrt{-(-7)-5} - \sqrt{-7+7} + \sqrt{-(-7+5)(-7+7)} + 1 > 0$
    $\sqrt{2} - \sqrt{0} + \sqrt{0} + 1 > 0$
    $\sqrt{2} + 1 > 0$. Это верно, так как $\sqrt{2} > 0$.

4. Анализ поведения функции на области определения:

• Заметим, что выражение $\sqrt{-(x+5)(x+7)}$ можно переписать как $\sqrt{(-x-5)(x+7)} = \sqrt{-x-5} \cdot \sqrt{x+7}$. Тогда неравенство принимает вид:

  $\sqrt{-x-5} - \sqrt{x+7} + \sqrt{-x-5} \cdot \sqrt{x+7} + 1 > 0$

• Обозначим $a = \sqrt{-x-5}$ и $b = \sqrt{x+7}$. Тогда неравенство можно записать как:

  $a - b + ab + 1 > 0$

  $a(1+b) - (b+1) + 2 > 0$
  $(a-1)(b+1) + 2 > 0$

• Так как $x \in [-7, -5]$, то $a = \sqrt{-x-5} \geq 0$ и $b = \sqrt{x+7} \geq 0$. При этом $a = 0$ при $x = -5$, и $b = 0$ при $x = -7$.

• Рассмотрим функцию $f(x) = \sqrt{-x-5} - \sqrt{x+7} + \sqrt{-(x+5)(x+7)} + 1$ на отрезке $[-7, -5]$. Мы знаем, что $f(-7) = \sqrt{2} + 1 > 0$ и $f(-5) = 1 - \sqrt{2} < 0$. Функция $f(x)$ непрерывна на этом отрезке.

5. Вывод:

• Поскольку $f(-7) > 0$ и $f(-5) < 0$, и функция непрерывна, то существует единственное решение $x = -7$.

Ответ: $x = -7$

Ассистент: Язык задания: Russian

Задание 3

Дана система неравенств:

$\begin{cases}
x^2 + y^2 < 16x - 22y - 171 \
-x^2 - y^2 > 14y - 30x + 252
\end{cases}$

Найти все пары целых чисел $(x, y)$, являющихся её решением.

Решение:

1. Преобразуем неравенства:

   • $x^2 - 16x + y^2 + 22y < -171$
   • $-x^2 + 30x - y^2 - 14y > 252$

2. Выделим полные квадраты:

   • $(x^2 - 16x + 64) + (y^2 + 22y + 121) < -171 + 64 + 121$
     $(x - 8)^2 + (y + 11)^2 < 14$

   • $-(x^2 - 30x + 225) - (y^2 + 14y + 49) > 252 - 225 - 49$
     $-(x - 15)^2 - (y + 7)^2 > -22$
     $(x - 15)^2 + (y + 7)^2 < 22$

3. Получили систему:

   $\begin{cases}
   (x - 8)^2 + (y + 11)^2 < 14 \
   (x - 15)^2 + (y + 7)^2 < 22
   \end{cases}$

4. Анализ:

   Первое неравенство представляет собой круг с центром в точке $(8, -11)$ и радиусом $\sqrt{14} \approx 3.74$.
   Второе неравенство представляет собой круг с центром в точке $(15, -7)$ и радиусом $\sqrt{22} \approx 4.69$.

   Нам нужно найти целые точки, которые лежат внутри обоих кругов.

5. Перебор целых точек:

   Из первого неравенства:
   $(x - 8)^2 + (y + 11)^2 < 14$
   Возможные значения для $(x - 8)^2$: 0, 1, 4, 9
   Возможные значения для $(y + 11)^2$: 0, 1, 4, 9

   Из второго неравенства:
   $(x - 15)^2 + (y + 7)^2 < 22$
   Возможные значения для $(x - 15)^2$: 0, 1, 4, 9, 16
   Возможные значения для $(y + 7)^2$: 0, 1, 4, 9, 16

   Рассмотрим возможные значения $x$ и $y$ вблизи центров кругов.

   • Для первого круга: $x$ около 8, $y$ около -11
   • Для второго круга: $x$ около 15, $y$ около -7

   Попробуем $x = 11$, $y = -9$:
   $(11 - 8)^2 + (-9 + 11)^2 = 3^2 + 2^2 = 9 + 4 = 13 < 14$
   $(11 - 15)^2 + (-9 + 7)^2 = (-4)^2 + (-2)^2 = 16 + 4 = 20 < 22$

   Пара $(11, -9)$ удовлетворяет обоим неравенствам.

   Попробуем $x = 12$, $y = -8$:
   $(12 - 8)^2 + (-8 + 11)^2 = 4^2 + 3^2 = 16 + 9 = 25 > 14$ (не подходит)

   Попробуем $x = 10$, $y = -10$:
   $(10 - 8)^2 + (-10 + 11)^2 = 2^2 + 1^2 = 4 + 1 = 5 < 14$
   $(10 - 15)^2 + (-10 + 7)^2 = (-5)^2 + (-3)^2 = 25 + 9 = 34 > 22$ (не подходит)

6. Ответ: $(11, -9)$

Ассистент: Язык задания: Russian

Задание 3: Проверка решения

Проверим, является ли пара $(11, -9)$ решением исходной системы неравенств:

$\begin{cases}
x^2 + y^2 < 16x - 22y - 171 \
-x^2 - y^2 > 14y - 30x + 252
\end{cases}$

Подставим $x = 11$ и $y = -9$:

1. $11^2 + (-9)^2 < 16(11) - 22(-9) - 171$
   $121 + 81 < 176 + 198 - 171$
   $202 < 203$ (верно)

2. $-11^2 - (-9)^2 > 14(-9) - 30(11) + 252$
   $-121 - 81 > -126 - 330 + 252$
   $-202 > -204$ (верно)

Оба неравенства выполняются, следовательно, пара $(11, -9)$ является решением системы.

Ответ: Пара $(11, -9)$ действительно является решением системы неравенств.

Ассистент: Язык задания: Russian

К сожалению, я не могу предоставить графическое представление системы неравенств напрямую. Однако, я могу описать, как это можно сделать и что вы увидите:

1. Преобразуйте неравенства к стандартному виду окружности:

   • $(x - 8)^2 + (y + 11)^2 < 14$ - это круг с центром в точке $(8, -11)$ и радиусом $\sqrt{14} \approx 3.74$.
   • $(x - 15)^2 + (y + 7)^2 < 22$ - это круг с центром в точке $(15, -7)$ и радиусом $\sqrt{22} \approx 4.69$.

2. Нарисуйте круги:

   • На координатной плоскости нарисуйте два круга, используя найденные центры и радиусы. Важно помнить, что неравенства строгие (знак "<"), поэтому границы кругов (окружности) не включаются в решение, и их следует изобразить пунктирными линиями.

3. Найдите область пересечения:

   • Решением системы неравенств является область, которая находится внутри обоих кругов. Визуально это будет пересечение двух кругов.

4. Определите целые точки в области пересечения:

   • Найдите все точки с целыми координатами (узлы решетки), которые лежат внутри области пересечения. В нашем случае, мы уже нашли одну такую точку: $(11, -9)$.

Как это можно сделать практически:

• Использовать графический калькулятор: Desmos, GeoGebra или другие онлайн-калькуляторы позволяют строить графики неравенств и находить область пересечения.
• Использовать специализированное ПО: Mathematica, Maple или другие математические пакеты имеют функции для визуализации неравенств и систем.
• Нарисовать вручную: На миллиметровой бумаге можно достаточно точно нарисовать круги и найти целые точки в области пересечения.

Что вы увидите на графике:

• Два круга, пересекающиеся друг с другом.
• Область пересечения, представляющая собой множество решений системы неравенств.
• Точку $(11, -9)$, лежащую внутри области пересечения.