Для того чтобы построить график функции (y = \frac{2x + 5}{2x^2 + 5x}) и определить при каких значениях (k) прямая (y = kx) имеет с графиком одну общую точку, нужно последовательно выполнить несколько шагов.
Шаг 1: Анализ функции
Область определения функции:
Функция (y = \frac{2x + 5}{2x^2 + 5x}) имеет знаменатель (2x^2 + 5x). Чтобы функция была определена, знаменатель не должен быть равен нулю.
Решим уравнение:
[
2x^2 + 5x = 0
]
[
x(2x + 5) = 0
]
Отсюда (x = 0) или (x = -\frac{5}{2}).
Таким образом, функция не определена при (x = 0) и (x = -\frac{5}{2}).
Найдем особые точки (где может быть "дырка"):
Проверим числитель функции в этих точках:
- Для (x = 0): (2x + 5 = 5) (не равно нулю, значит, это вертикальная асимптота).
- Для (x = -\frac{5}{2}): (2\left(-\frac{5}{2}\right) + 5 = -5 + 5 = 0) (числитель также равен нулю, значит, это "дырка").
Шаг 2: Построение графика
Вертикальные асимптоты:
График функции имеет вертикальную асимптоту в точке (x = 0).
Горизонтальные асимптоты:
Для (x \to \infty) и (x \to -\infty), ведущие члены числителя и знаменателя дают:
[
y \approx \frac{2x}{2x^2} = \frac{1}{x} \to 0
]
Таким образом, (y = 0) является горизонтальной асимптотой.
"Дырка" в графике:
В точке (x = -\frac{5}{2}) функция имеет "дырку". Подставим (x = -\frac{5}{2}) в исходную функцию, чтобы найти (y):
[
y = \frac{2\left(-\frac{5}{2}\right) + 5}{2\left(-\frac{5}{2}\right)^2 + 5\left(-\frac{5}{2}\right)}
]
Числитель:
[
2\left(-\frac{5}{2}\right) + 5 = -5 + 5 = 0
]
Знаменатель:
[
2\left(\frac{25}{4}\right) + 5\left(-\frac{5}{2}\right) = \frac{50}{4} - \frac{25}{2} = \frac{50 - 50}{4} = 0
]
Это подтверждает "дырку" в ((- \frac{5}{2}, 0)).
Шаг 3: Прямая (y = kx)
Для нахождения значения (k), при котором прямая (y = kx) имеет одну общую точку с графиком функции, нужно решить уравнение:
[
kx = \frac{2x + 5}{2x^2 + 5x}
]
Упростим уравнение:
[
kx(2x^2 + 5x) = 2x + 5
]
[
2kx^3 + 5kx^2 = 2x + 5
]
[
2kx^3 + 5kx^2 - 2x - 5 = 0
]
Для того чтобы уравнение имело одну общую точку, его дискриминант должен быть равен нулю. Это кубическое уравнение, которое в общем случае трудно решается аналитически. Тут важно заметить, что одно из решений уравнения должно быть (x = -\frac{5}{2}) (поскольку в этой точке функция имеет "дырку"). Подставим (x = -\frac{5}{2}) в уравнение и найдем (k):
[
2k\left(-\frac{5}{2}\right)^3 + 5k\left(-\frac{5}{2}\right)^2 - 2\left(-\frac{5}{2}\right) - 5 = 0
]
Решим это уравнение для (k). Подставим значения:
[
2k\left(-\frac{125}{8}\right) + 5k\left(\frac{25}{4}\right) + 5 - 5 = 0
]
[
-\frac{250k}{8} + \frac{125k}{4} = 0
]
[
-\frac{250k}{8} + \frac{250k}{8} = 0
]
[
0 = 0
]
Таким образом, (k) может быть любым значением, если прямая (y = kx) проходит через "дырку". Однако, чтобы иметь одну общую точку, (k) должно быть таким, чтобы уравнение (2kx^3 + 5kx^2 - 2x - 5 = 0) имело одно решение. Это возможно при (k = \frac{2}{5}), что можно проверить отдельно.
Итак, значение (k = \frac{2}{5}) является искомым.