Прежде все покажем квадрат, а также прямую заданную функцией
на одной координатной плоскости (смотрите первый рисунок). Отметим, что площадь фигуры, содержащей точку
, — это площадь фигуры под точкой
до нашей прямой. В свою очередь площадь фигуры, содержащей точку
, — это площадь фигуры над точкой
и до нашей прямой. Перейдем к решению задачи.
==========
а) Необходимо найти зависимость площади фигуры, содержащей точку
, от величины
.
Прежде всего, покажем, что следует рассмотреть несколько случаев получаемых при отсечении от квадрата прямой фигур: может получиться как треугольник (смотрите рисунок 2), так и трапеция (смотрите рисунок 3).
Рассмотрим оба случая отдельно.
СЛУЧАЙ 1 (треугольник)
Имеем треугольник
(смотрите рисунок 2). Очевидно, что размеры сторон треугольника меняются вместе с величиной
, а значит от величины
зависит и площадь треугольника. Как же найти эту площадь? Из рисунка 2 видно, что при любом значении
(при
эта фигура уже не треугольник, а трапеция) треугольник остается прямоугольным, поскольку
, отсюда следует, что площадь треугольника можно найти как полупроизведение катетов:
. Необходимо выразить эту площадь через величину
, то есть узнать, как катеты
и
зависят от
. Поразмышляем над этим:
При любом значении
катет
(из условия точка
имеет координату
, а точка
координату
, отсюда
).
никак не зависит от величины
. Вы можете в этом убедиться, «покрутив» прямую, заданную функцией
, но не забывайте, что
, а также то, что если мы рассматриваем случай с треугольником, то
.
Теперь подумаем, как от величины
зависит катет
. Это не очень просто, но я постараюсь показать эту зависимость. Посмотрите на рисунок 4. Нас интересует сторона квадрата
. Координата
этой прямой
. С другой стороны, эту прямую пересекает другая прямая, заданная функцией
. Раз эти прямые пересекаются, значит их координаты
равны. Я пометил где
, а где
на рисунке. Так совпало, что координата
и есть искомый нами катет. Прямая задается функцией
. Нас интересует тот самый
, что является катетом треугольника. То есть тот
, который получается при
. Запишем это:
Мы нашли зависимость катета
от величины
.
Напомню формулу площади:
Где
,
. Найдем теперь зависимость площади треугольника от
:
Отлично, зависимость найдена. Но это только при
. А что будет в случае, если
? Подумаем.
СЛУЧАЙ 2 (трапеция)
Как мы уже отметили, при
точкой
ограничена трапеция
(смотрите рисунок 3). Как найти площадь трапеции? Площадь трапеции — произведение полусуммы оснований на высоту. В нашем случае имеем:
Сразу отметим какие стороны трапеции зависят от
. Основание
и высота
от
не зависят. Зависит только меньшее основание
. Найдем эту зависимость (она куда проще, чем в случае с треугольником). Смотрите рисунок 5. Как видно из рисунка,
,
. Подумаем, какова зависимость малого основания трапеции
от величины
. Видим, что
Отсюда:
Остается найти
. Тут начинается та же история с пересечением двух прямых. Причем
, а на этот раз
. Получаем:
Вспоминаем где нам нужно было
.
Теперь же найдем площадь трапеции:
======
Итак, мы решили только первую часть задания. Что же выходит? Площадь фигуры, содержащей вершину
, зависит от величины
, причем по-разному (два случая). Запишем это в виде системы: