Подробный ответ:
Найти решения неравенств на промежутке :
Важные сведения и напоминания
Функция имеет период :
Область определения: , где (функция не определена в точках , где вертикальные асимптоты).
Арктангенс — обратная функция:
1) Решение неравенства:
Шаг 1: Найдём главное решение
(потому что )
Шаг 2: Анализ вида решений
Тангенс на промежутке между асимптотами растёт от до на каждом периоде длины .
На промежутке между асимптотами:
функция монотонно возрастает.
Шаг 3: Интервал решения
Для фиксированного решение неравенства
лежит в интервале
то есть:
Шаг 4: Найдём все , для которых этот интервал пересекается с заданным отрезком
Нужно найти все , для которых
Шаг 5: Найдём границы интервала для
- Правая граница интервала:
Шаг 6: Ограничения для :
Чтобы левая граница была меньше :
Чтобы правая граница была больше :
Шаг 7: Целые , удовлетворяющие этим условиям:
Шаг 8: Запишем интервалы для этих :
Итог для пункта 1:
2) Решение неравенства:
Шаг 1: Найдём
(потому что )
Шаг 2: Анализ интервалов решения
Функция на промежутке между асимптотами
монотонно растёт от до .
Решение неравенства — это интервал
Шаг 3: Найдём , для которых интервал пересекается с
Шаг 4: Ограничения:
- Левая граница :
- Правая граница :
Шаг 5: Целые :
Но проверим границы дополнительно — есть ли решение для ?
Левая граница:
Но промежуток начинается с , и левая граница вне отрезка.
Правая граница:
Итак, для интервал:
На пересечение с часть этого интервала:
Так что тоже даёт решение.
Шаг 6: Итог по :
Проверим :
Но точка , а , интервал начинается до , так часть интервала входит в .
Шаг 7: Запишем интервалы для найденных :
(потому что )
3) Решение неравенства:
Шаг 1: Найдём
Шаг 2: Интервал решения
Рассмотрим общий вид:
Для тангенса на промежутке между асимптотами
функция растёт.
Решение будет
Шаг 3: Найдём для пересечения с
Левая граница:
Правая граница:
Шаг 4: Ограничения
- Правая граница :
Шаг 5: Целые :
Шаг 6: Запишем интервалы
4) Решение неравенства:
Шаг 1: Найдём
Шаг 2: Интервал решения
Решение
соответствует интервалу
Шаг 3: Найдём , при которых этот интервал пересекается с
Левая граница:
Правая граница:
Шаг 4: Ограничения
- Правая граница :
Шаг 5: Целые :
Проверим также :
- Левая граница для :
Но часть интервала может заходить в область:
Правая граница при :
Так что для интервал:
Пересечение с :
Значит не входит.
Шаг 6: Запишем интервалы для :
Шаг 7: Проверка интервала :
Промежуток пересекает отрезок с частью