Чтобы найти наибольшее целое значение ( x ), при котором выражение
[
\frac{5x^2 + 80}{x^2 - 9x + 8}
]
отрицательно, необходимо определить, при каких значениях ( x ) числитель и знаменатель имеют разные знаки.
Шаг 1: Анализ знаменателя
Знаменатель ( x^2 - 9x + 8 ) нужно разложить на множители. Решим квадратное уравнение:
[
x^2 - 9x + 8 = 0
]
Решение квадратного уравнения:
Дискриминант ( D = b^2 - 4ac = (-9)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 8 = 81 - 32 = 49 ).
Корни уравнения:
[
x_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{9 \pm 7}{2}
]
[
x_1 = \frac{9 + 7}{2} = 8, \quad x_2 = \frac{9 - 7}{2} = 1
]
Таким образом, знаменатель разлагается на:
[
x^2 - 9x + 8 = (x - 8)(x - 1)
]
Шаг 2: Анализ числителя
Числитель ( 5x^2 + 80 ) всегда положителен для всех ( x ), поскольку это квадратичная функция с положительным коэффициентом при ( x^2 ) и свободным членом 80. Проверим, когда числитель равен нулю:
[
5x^2 + 80 = 0 \quad \Rightarrow \quad 5x^2 = -80
]
Это уравнение не имеет действительных решений, следовательно, числитель никогда не обращается в ноль и всегда положителен.
Шаг 3: Определение знаков
Для того чтобы выражение было отрицательным, числитель и знаменатель должны иметь разные знаки. Это происходит, когда:
- Знаменатель отрицателен: ((x - 8)(x - 1) < 0).
Рассмотрим неравенство:
[
(x - 8)(x - 1) < 0
]
Найдём интервалы, где это неравенство выполняется.
Критические точки: ( x = 1 ) и ( x = 8 ).
Знаки выражения между критическими точками:
- ( x < 1 ): оба множителя отрицательны, произведение положительно.
- ( 1 < x < 8 ): множители имеют разные знаки, произведение отрицательно.
- ( x > 8 ): оба множителя положительны, произведение положительно.
Следовательно, ((x - 8)(x - 1) < 0) в интервале ( 1 < x < 8 ).
Шаг 4: Наибольшее целое значение
Наибольшее целое значение ( x ) в интервале ( 1 < x < 8 ) равно 7.
Таким образом, наибольшее целое значение ( x ), при котором выражение отрицательно, равно 7.