Конечно, давайте разберем этот вопрос шаг за шагом.
Функция и ее особенности:
Дана функция ( y = x^2 - 6|x| + 2x ).
Поскольку в функции присутствует модуль ( |x| ), нам нужно рассмотреть два случая: ( x \geq 0 ) и ( x < 0 ).
Разбиение на случаи:
- Для ( x \geq 0 ): ( |x| = x ). Тогда функция превращается в:
[
y = x^2 - 6x + 2x = x^2 - 4x
]
- Для ( x < 0 ): ( |x| = -x ). Тогда функция превращается в:
[
y = x^2 - 6(-x) + 2x = x^2 + 6x + 2x = x^2 + 8x
]
Построение графика:
Для ( x \geq 0 ):
[
y = x^2 - 4x
]
Это парабола, ветви которой направлены вверх. Вершина параболы находится в точке ( x = 2 ) (найдем из формулы вершины параболы ( x = -\frac{b}{2a} ), где ( a = 1 ), ( b = -4 )). Подставим ( x = 2 ) в уравнение, чтобы найти ( y ):
[
y = 2^2 - 4 \cdot 2 = 4 - 8 = -4
]
Таким образом, вершина параболы ( (2, -4) ).
Для ( x < 0 ):
[
y = x^2 + 8x
]
Это также парабола, ветви которой направлены вверх. Вершина этой параболы находится в точке ( x = -4 ). Подставим ( x = -4 ) в уравнение, чтобы найти ( y ):
[
y = (-4)^2 + 8 \cdot (-4) = 16 - 32 = -16
]
Таким образом, вершина параболы ( (-4, -16) ).
Построение графика прямой ( y = c ):
Прямая ( y = c ) — это горизонтальная линия, которая пересекает ось ( y ) в точке ( (0, c) ).
Нахождение точек пересечения:
- Для ( x \geq 0 ): ( x^2 - 4x = c ).
- Для ( x < 0 ): ( x^2 + 8x = c ).
Решение уравнений:
Рассмотрим уравнение ( x^2 - 4x - c = 0 ) для ( x \geq 0 ):
[
x^2 - 4x - c = 0
]
Дискриминант этого уравнения:
[
D = (-4)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-c) = 16 + 4c = 16 + 4c
]
Уравнение имеет два корня, если ( D > 0 ). То есть:
[
16 + 4c > 0 \implies c > -4
]
Рассмотрим уравнение ( x^2 + 8x - c = 0 ) для ( x < 0 ):
[
x^2 + 8x - c = 0
]
Дискриминант этого уравнения:
[
D = 8^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-c) = 64 + 4c
]
Уравнение имеет два корня, если ( D > 0 ). То есть:
[
64 + 4c > 0 \implies c > -16
]
Количество точек пересечения:
Чтобы прямая ( y = c ) имела ровно 3 точки пересечения с графиком функции, она должна пересекать одну из парабол в двух точках, а другую — в одной точке.
Рассмотрим:
- ( x^2 - 4x - c = 0 ) (два корня) и ( x^2 + 8x - c = 0 ) (один корень).
Для этого дискриминант одного из уравнений должен быть равен нулю, а другого — больше нуля.
- ( 16 + 4c = 0 \implies c = -4 ) (один корень для первого уравнения).
- Проверим для ( x^2 + 8x - c ):
[
64 + 4(-4) = 64 - 16 = 48 > 0
]
(два корня для второго уравнения).
Таким образом, при ( c = -4 ) прямая ( y = c ) пересекает график функции ровно в трех точках.
Итак, прямая ( y = c ) имеет ровно 3 общие точки с графиком функции при ( c = -4 ).