Рассмотрим функцию ( y = 2x^2 + 2x - 4 ). Это квадратичная функция, графиком которой является парабола. Давайте разберём каждый из вопросов по очереди.
1) При каких значениях ( x ) функция принимает отрицательные значения?
Для нахождения промежутков, где функция принимает отрицательные значения, необходимо решить неравенство:
[ 2x^2 + 2x - 4 < 0. ]
Сначала найдём корни квадратного уравнения ( 2x^2 + 2x - 4 = 0 ) с помощью дискриминанта. Дискриминант ( D ) равен:
[ D = b^2 - 4ac = 2^2 - 4 \times 2 \times (-4) = 4 + 32 = 36. ]
Корни уравнения:
[ x_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{-2 \pm \sqrt{36}}{4}. ]
[ x_1 = \frac{-2 + 6}{4} = 1, \quad x_2 = \frac{-2 - 6}{4} = -2. ]
Теперь определим знаки выражения на промежутках, которые задаются этими корнями: ((-∞, -2)), ((-2, 1)), ( (1, ∞) ).
- Для ( x < -2 ), например ( x = -3 ), подставляя в уравнение, получаем положительное значение.
- Для (-2 < x < 1), например ( x = 0 ), подставляя, получаем отрицательное значение.
- Для ( x > 1 ), например ( x = 2 ), подставляя, получаем положительное значение.
Таким образом, функция принимает отрицательные значения на интервале ((-2, 1)).
2) При каких значениях ( x ) функция возрастает?
Квадратичная функция ( y = 2x^2 + 2x - 4 ) имеет ветви, направленные вверх, так как старший коэффициент ( a = 2 ) положителен. Функция возрастает на интервале, где ( x ) больше вершины параболы.
Найдем вершину параболы. Координата вершины по ( x ) вычисляется по формуле:
[ x_v = -\frac{b}{2a} = -\frac{2}{2 \times 2} = -\frac{1}{2}. ]
Таким образом, функция возрастает на интервале ( \left(-\frac{1}{2}, +∞\right) ).
3) При каких значениях ( x ) функция принимает наибольшее значение и найти это значение?
Поскольку парабола направлена вверх, наибольшее значение функция не принимает (она стремится к +∞ при ( x \to ±∞ )). Однако, функция принимает наименьшее значение в вершине параболы.
Подставим ( x_v = -\frac{1}{2} ) в уравнение функции для нахождения значения ( y ) в вершине:
[ y_v = 2\left(-\frac{1}{2}\right)^2 + 2\left(-\frac{1}{2}\right) - 4. ]
[ y_v = 2 \times \frac{1}{4} - 1 - 4 = \frac{1}{2} - 1 - 4 = -\frac{9}{2}. ]
Таким образом, наименьшее значение функции равно (-\frac{9}{2}), и оно достигается при ( x = -\frac{1}{2} ).