Построение графика функции и анализ её свойств — важная часть изучения алгебры. Рассмотрим функцию ( y = x^2 - 4x - 5 ) и ответим на все поставленные вопросы.
Построение графика функции
- Определение вершины параболы: Функция ( y = x^2 - 4x - 5 ) является квадратичной и представлена в стандартной форме ( y = ax^2 + bx + c ), где ( a = 1 ), ( b = -4 ), ( c = -5 ).
Координаты вершины параболы: Вершина параболы с уравнением ( y = ax^2 + bx + c ) находится в точке ( x = -\frac{b}{2a} ). Подставим значения:
[
x = -\frac{-4}{2 \cdot 1} = \frac{4}{2} = 2
]
Найдём ( y ) при ( x = 2 ):
[
y = 2^2 - 4 \cdot 2 - 5 = 4 - 8 - 5 = -9
]
Вершина параболы имеет координаты ( (2, -9) ).
Нули функции: Найдём корни уравнения ( x^2 - 4x - 5 = 0 ) методом разложения на множители:
[
x^2 - 4x - 5 = (x - 5)(x + 1) = 0
]
Следовательно, нули функции: ( x = 5 ) и ( x = -1 ).
Построение параболы: Парабола направлена вверх, так как старший коэффициент ( a = 1 ) положительный. Нанесём основные точки на график: вершину (2, -9) и нули функции (-1, 0) и (5, 0). Также можно взять несколько дополнительных точек для уточнения формы параболы.
Ответы на вопросы
а) Значение ( y ) при ( x = 0.5 ):
Подставим ( x = 0.5 ) в уравнение функции:
[
y = (0.5)^2 - 4 \cdot 0.5 - 5 = 0.25 - 2 - 5 = -6.75
]
Значение ( y ) при ( x = 0.5 ) равно ( -6.75 ).
б) Значения ( x ), при которых ( y = 3 ):
Решим уравнение ( x^2 - 4x - 5 = 3 ):
[
x^2 - 4x - 5 - 3 = 0 \Rightarrow x^2 - 4x - 8 = 0
]
Найдём корни квадратного уравнения:
[
\Delta = (-4)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-8) = 16 + 32 = 48
]
[
x = \frac{4 \pm \sqrt{48}}{2 \cdot 1} = \frac{4 \pm 4\sqrt{3}}{2} = 2 \pm 2\sqrt{3}
]
Значения ( x ): ( x_1 = 2 + 2\sqrt{3} ), ( x_2 = 2 - 2\sqrt{3} ).
в) Нули функции:
Нули функции уже найдены: ( x = -1 ) и ( x = 5 ).
г) Промежутки, в которых значения функции положительные и отрицательные:
Функция принимает нулевые значения при ( x = -1 ) и ( x = 5 ). Таким образом, парабола пересекает ось ( x ) в этих точках.
Для определения знака на промежутках можно использовать тестовые точки или анализ знаков множителей:
- На интервале ( x < -1 ): выберем ( x = -2 ):
[
y = (-2)^2 - 4 \cdot (-2) - 5 = 4 + 8 - 5 = 7 \, (положительное)
]
- На интервале ( -1 < x < 5 ): выберем ( x = 0 ):
[
y = 0^2 - 4 \cdot 0 - 5 = -5 \, (отрицательное)
]
- На интервале ( x > 5 ): выберем ( x = 6 ):
[
y = 6^2 - 4 \cdot 6 - 5 = 36 - 24 - 5 = 7 \, (положительное)
]
Значения функции положительные на интервалах ( (-\infty, -1) ) и ( (5, \infty) ), и отрицательные на интервале ( (-1, 5) ).
д) Промежуток, в котором функция убывает:
Вершина параболы находится в точке ( x = 2 ). Функция убывает на интервале от ( -\infty ) до ( 2 ) и возрастает на интервале от ( 2 ) до ( \infty ).
Таким образом, функция убывает на промежутке ( (-\infty, 2) ).
Это даёт полное представление о графике функции и её основных свойствах.