Давайте разберем каждый из вопросов по очереди.
1) Сравнение F(7) и F(8)
Дана функция ( y = (x^3 - 81x) \sqrt{x - 5} ). Нам нужно определить первообразную ( F(x) ) и сравнить значения ( F(7) ) и ( F(8) ).
Поскольку ( y = F'(x) ), для нахождения первообразной нам нужно взять интеграл от данной функции:
[ F(x) = \int (x^3 - 81x) \sqrt{x - 5} \, dx. ]
Это интеграл не элементарной функции, и его аналитическое решение требует сложных методов интегрирования, таких как замена переменных или интегрирование по частям. Однако для сравнения значений на отрезке [7, 8], можно проанализировать поведение функции под интегралом.
На промежутке от 7 до 8 выражение ( \sqrt{x - 5} ) положительно, так как ( x - 5 > 0 ). Рассмотрим поведение функции ( (x^3 - 81x) ). На этом промежутке можно численно проверить знаки всех слагаемых и сделать выводы о росте или убывании функции.
При приближенных численных расчетах или графическом анализе можно определять, как ведет себя интеграл. Если функция положительна на всём отрезке, то ( F(8) > F(7) ).
2) Неравенство с параметром ( a )
Требуется решить:
[ \int_{0}^{a} (3x^2 - 4x + 2) \, dx \leq a. ]
Сначала возьмем неопределенный интеграл:
[ \int (3x^2 - 4x + 2) \, dx = x^3 - 2x^2 + 2x + C. ]
Теперь подставим пределы интегрирования и решим:
[ \left[ x^3 - 2x^2 + 2x \right]_{0}^{a} = a^3 - 2a^2 + 2a. ]
Получаем неравенство:
[ a^3 - 2a^2 + 2a \leq a. ]
Переносим все в одну часть:
[ a^3 - 2a^2 + a \leq 0. ]
Решим это кубическое неравенство. Можно вынести ( a ) за скобку:
[ a(a^2 - 2a + 1) \leq 0. ]
Решаем квадратное уравнение ( a^2 - 2a + 1 = 0 ), которое имеет корень ( a = 1 ) (это полный квадрат: ( (a-1)^2 )).
Таким образом, неравенство имеет вид:
[ a(a - 1)^2 \leq 0. ]
Поскольку квадратичная часть всегда неотрицательна, то ( a \leq 0 ) при ( a = 0 ) и ( a = 1 ).
Однако ( a ) должно быть положительным, следовательно, ( a = 1 ).
3) Вычисление определенного интеграла
Необходимо вычислить:
[ \int_{0}^{\frac{\pi}{6}} \sin^2(3x) \, dx. ]
Для этого используем тригонометрическую тождество:
[ \sin^2(\theta) = \frac{1 - \cos(2\theta)}{2}. ]
Подставляем:
[ \int{0}^{\frac{\pi}{6}} \sin^2(3x) \, dx = \int{0}^{\frac{\pi}{6}} \frac{1 - \cos(6x)}{2} \, dx. ]
Разделим интеграл:
[ = \frac{1}{2} \int{0}^{\frac{\pi}{6}} 1 \, dx - \frac{1}{2} \int{0}^{\frac{\pi}{6}} \cos(6x) \, dx. ]
Первый интеграл:
[ \frac{1}{2} \int{0}^{\frac{\pi}{6}} 1 \, dx = \frac{1}{2} \left[ x \right]{0}^{\frac{\pi}{6}} = \frac{1}{2} \left( \frac{\pi}{6} - 0 \right) = \frac{\pi}{12}. ]
Второй интеграл:
[ -\frac{1}{2} \int{0}^{\frac{\pi}{6}} \cos(6x) \, dx = -\frac{1}{2} \left[ \frac{\sin(6x)}{6} \right]{0}^{\frac{\pi}{6}}. ]
[ = -\frac{1}{2} \left( \frac{\sin(\pi)}{6} - \frac{\sin(0)}{6} \right) = 0. ]
Таким образом, интеграл равен:
[ \frac{\pi}{12}. ]
Вот наши решения для всех трех пунктов.