Восстановление основания при сдвиге графика вверх — карточки с ответами, 10 класс
Цель практикума: восстанавливать основание показательной функции y=ax+c после сдвига её графика вверх на c>0 единиц. Основание обязательно удовлетворяет a>0 и a≠1. Отдельно тренируем проверку по второй точке и распознавание условий, которые не задают единственный ответ.
Содержание статьи9 разделов
Неверный ход, который нужно остановить
Ученик увидел точку (1; 9) графика y=ax+5 и объявил основание равным 9. Это неверно: сначала надо убрать сдвиг. Равенство 9=a+5 даёт a=4. Проверка: при x=0 получаем 1+5=6, а при x=2 — 16+5=21. Значение функции не равно её показательной части, если c≠0.
Общее правило: если дано y(x₀)=Y и c известно, то ax₀=Y−c. При x₀=1 сразу a=Y−c; при x₀=2 для a>0 получаем a=√(Y−c); при x₀=−1 — a=1/(Y−c). Если Y−c≤0, вещественного основания нет. При x₀=0 условие говорит только Y=c+1 и не определяет a. Вычисленное a=1 исключается определением показательной функции с основанием a≠1.
Уровень I. Сначала вычтите сдвиг
- График y=ax+3 проходит через P(1; 5). Восстановите a и проверьте допустимость.
- График y=ax+5 проходит через P(1; 8). Восстановите a и проверьте допустимость.
- График y=ax+2 проходит через P(1; 5/2). Восстановите a и проверьте допустимость.
- График y=ax+4 проходит через P(1; 8). Восстановите a и проверьте допустимость.
- График y=ax+6 проходит через P(1; 20/3). Восстановите a и проверьте допустимость.
- График y=ax+7 проходит через P(1; 19/2). Восстановите a и проверьте допустимость.
- График y=ax+8 проходит через P(1; 33/4). Восстановите a и проверьте допустимость.
- График y=ax+1 проходит через P(1; 7). Восстановите a и проверьте допустимость.
В этой группе намеренно чередуются основания больше единицы и между нулём и единицей. Неправильно делать вывод «основание обязательно больше 1» только из факта сдвига графика вверх. Сдвиг поднимает значения y, но не изменяет основание.
Уровень II. Неизвестное основание под квадратом или обратной степенью
- Известно: y=ax+2, y(2)=11. Найдите a, объяснив выбор положительного корня, и выполните подстановку.
- Известно: y=ax+1, y(-1)=3. Найдите a, объяснив выбор положительного корня, и выполните подстановку.
- Известно: y=ax+5, y(-1)=15/2. Найдите a, объяснив выбор положительного корня, и выполните подстановку.
- Известно: y=ax+4, y(-1)=17/4. Найдите a, объяснив выбор положительного корня, и выполните подстановку.
- Известно: y=ax+3, y(2)=28/9. Найдите a, объяснив выбор положительного корня, и выполните подстановку.
- Известно: y=ax+6, y(2)=49/4. Найдите a, объяснив выбор положительного корня, и выполните подстановку.
- Известно: y=ax+2, y(-2)=9/4. Найдите a, объяснив выбор положительного корня, и выполните подстановку.
- Известно: y=ax+1, y(2)=17/16. Найдите a, объяснив выбор положительного корня, и выполните подстановку.
Обратите внимание: отрицательный показатель степени не делает основание отрицательным. Например, a−2=4 означает (1/a)2=4. Так как a>0, имеем 1/a=2 и a=1/2. Формальная запись ±1/2 была бы недопустима в определении вещественной показательной функции.
Уровень III. Два измерения, ограничения и проверка ошибок
- Точки (0; 4) и (-1; 7/2) принадлежат графику y=ax+c, c>0. Восстановите c и a; убедитесь, что обе точки удовлетворяют модели.
- Точки (0; 5) и (2; 17/4) принадлежат графику y=ax+c, c>0. Восстановите c и a; убедитесь, что обе точки удовлетворяют модели.
- Точки (0; 7) и (2; 15) принадлежат графику y=ax+c, c>0. Восстановите c и a; убедитесь, что обе точки удовлетворяют модели.
- Точки (0; 3) и (-2; 11) принадлежат графику y=ax+c, c>0. Восстановите c и a; убедитесь, что обе точки удовлетворяют модели.
- Точки (0; 6) и (3; 143/27) принадлежат графику y=ax+c, c>0. Восстановите c и a; убедитесь, что обе точки удовлетворяют модели.
- Точки (0; 3) и (-1; 9/4) принадлежат графику y=ax+c, c>0. Восстановите c и a; убедитесь, что обе точки удовлетворяют модели.
- Для y=ax+3 дана единственная точка (0; 4). Сколько допустимых оснований можно восстановить?
- Для y=ax+5 сообщают y(2)=5. Есть ли основание a>0?
- Для y=ax+2 сообщают y(−1)=3. Может ли это быть показательной функцией в принятом определении?
- Известно, что y=ax+c, c>0, проходит через (0; 7) и (1; 9). Неправильный ответ ученика: a=9/7. Исправьте.
Развёрнутые решения и ключ
Уровень I — основание находится прямым вычитанием
- 1. a=5−3=2; основание положительно и не равно 1.
- 2. a=8−5=3; основание положительно и не равно 1.
- 3. a=5/2−2=1/2; основание положительно и не равно 1.
- 4. a=8−4=4; основание положительно и не равно 1.
- 5. a=20/3−6=2/3; основание положительно и не равно 1.
- 6. a=19/2−7=5/2; основание положительно и не равно 1.
- 7. a=33/4−8=1/4; основание положительно и не равно 1.
- 8. a=7−1=6; основание положительно и не равно 1.
Уровень II — проверяем обратную степень и квадратный корень
- 9. a2=9, a=√(9)=3. Проверка: (3)2+2=11.
- 10. a-1=2, a=1/(2)=1/2. Проверка: (1/2)−1+1=3.
- 11. a-1=5/2, a=1/(5/2)=2/5. Проверка: (2/5)−1+5=15/2.
- 12. a-1=1/4, a=1/(1/4)=4. Проверка: (4)−1+4=17/4.
- 13. a2=1/9, a=√(1/9)=1/3. Проверка: (1/3)2+3=28/9.
- 14. a2=25/4, a=√(25/4)=5/2. Проверка: (5/2)2+6=49/4.
- 15. a-2=1/4, a=1/√(1/4)=2. Проверка: (2)−2+2=9/4.
- 16. a2=1/16, a=√(1/16)=1/4. Проверка: (1/4)2+1=17/16.
Уровень III — проверяем исходную модель, а не только вычисленное основание
- 17. c=y(0)−1=3; a-1=7/2−3=1/2, откуда a=2. Обе координаты совпадают.
- 18. c=y(0)−1=4; a2=17/4−4=1/4, откуда a=1/2. Обе координаты совпадают.
- 19. c=y(0)−1=6; a2=15−6=9, откуда a=3. Обе координаты совпадают.
- 20. c=y(0)−1=2; a-2=11−2=9, откуда a=1/3. Обе координаты совпадают.
- 21. c=y(0)−1=5; a3=143/27−5=8/27, откуда a=2/3. Обе координаты совпадают.
- 22. c=y(0)−1=2; a-1=9/4−2=1/4, откуда a=4. Обе координаты совпадают.
- 23. Бесконечно много: при x=0 любое a>0, a≠1 даёт y=4. Требуется точка с ненулевой абсциссой.
- 24. Нет: a²=0, откуда a=0, но a>0 обязательно. Условие несовместимо с функцией.
- 25. Нет: a−1=1, значит a=1, а оно исключено.
- 26. c=7−1=6; a=9−6=3. Деление y(1)/y(0) недопустимо без вычитания сдвига.
Как доказать, что найденный ответ единственный
Для a>0 функция a↦ax при фиксированном x≠0 строго монотонна на положительных основаниях: возрастает, если x>0, и убывает, если x<0. Поэтому равенство ax=Y−c>0 может иметь только одно положительное решение. Другой знак квадратного корня не создаёт второй допустимой показательной функции; отрицательные основания в школьном определении не рассматриваются. При x=0 монотонности по параметру a нет: все основания дают 1, и восстановление невозможно.
Чтобы проверить расчёт по двум точкам, сначала из y(0)=c+1 восстановите c. Затем используйте вторую точку с абсциссой, отличной от нуля. Не вычисляйте основание по формуле a=y(x)/y(0): она годится не для сдвинутой функции. Корректно отношение (y(x)−c)/(y(0)−c)=ax. Разность значений одной и той же показательной части должна быть положительной, а при a=1 следует сообщить о недопустимости основания.
Самостоятельная контрольная процедура: (1) выпишите c и координаты точки; (2) найдите положительное значение Y−c; (3) раскройте степень, соблюдая знак показателя; (4) проверьте a>0, a≠1; (5) подставьте a в исходную функцию. Не округляйте дробные основания: точная запись 2/3 или 1/4 лучше десятичного приближения и позволяет проверить исходные данные без погрешности.
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.
