На координатной плоскости рассматривается фигура M, состоящая из всех точек, координаты (x; y) которых удовлетворяют системе неравенств
Изобразите фигуру M и найдите её площадь.
Рассмотрим первое неравенство. Для раскрытия модулей рассматриваем три возможных случая.
1) При Тогда неравенство принимает вид
В этом случае решений нет.
2) При Тогда получаем
что выполняется при всех значениях y из рассматриваемого промежутка.
3) При Тогда
то есть решений также нет.
Объединяя результаты, получаем, что Перейдём ко второму неравенству. Знаменатель дроби в его левой части обрушается в ноль в точках, принадлежащих прямой (назовём её ℓ при этом неравенство не выполнено, так как дробь не определена). Числитель дроби обращается в ноль при
Это множество точек есть парабола с ветвями влево и вершиной в точке Заметим, что парабола и прямая пересекают ось абсцисс в точках и соответственно. Точки пересечения прямой ℓ и параболы можно определить из системы уравнений
Отсюда выходят две точки — и Второе неравенство выполняется:
а) в точках параболы (кроме точек A и C);
б) в точках справа от параболы и выше прямой (при этом и числитель, и знаменатель дроби положительны);
в) в точках слева от параболы и ниже прямой (и числитель, и знаменатель дроби отрицательны).
Учитывая также ограничение из первого неравенства, получаем, что множество М представляет собой совокупность двух множеств и первое из них есть криволинейный треугольник BCD (его сторонами являются отрезки CD, BD и дуга параболы BC), а второе — область, ограниченная отрезком AC и дугой параболы AC (при этом все точки прямой AC не принадлежат множеству, а остальные граничные точки — принадлежат).
Из симметрии параболы относительно своей оси (т. е. прямой следует, что площадь фигуры ограниченной отрезком BC и дугой параболы BC, равна площади Но а площадь этого треугольника несложно найти:
Ответ: 8.