Чтобы найти область определения выражения (\sqrt{\frac{x^2 + 16x + 64}{x^2 - 49}}), необходимо определить, при каких значениях (x) выражение под корнем существует и определено.
Шаг 1: Область определения знаменателя
Для начала рассмотрим знаменатель (x^2 - 49). Выражение в знаменателе не должно быть равно нулю, так как деление на ноль не определено.
Решим уравнение:
[ x^2 - 49 = 0 ]
Это можно переписать как:
[ (x - 7)(x + 7) = 0 ]
Отсюда следует, что (x = 7) или (x = -7). Следовательно, при этих значениях выражение не определено. Таким образом, из области определения исключаем точки (x = 7) и (x = -7).
Шаг 2: Область определения подкоренного выражения
Теперь рассмотрим выражение под корнем: (\frac{x^2 + 16x + 64}{x^2 - 49}). Для того чтобы корень существовал, дробь должна быть неотрицательной:
[\frac{x^2 + 16x + 64}{x^2 - 49} \geq 0]
Шаг 3: Решение неравенства
Рассмотрим числитель:
[ x^2 + 16x + 64 ]
Этот квадратный трехчлен можно разложить на множители:
[ x^2 + 16x + 64 = (x + 8)^2 ]
Поскольку квадрат любого числа неотрицателен, ((x + 8)^2 \geq 0) для всех (x).
Теперь исследуем знак дроби:
- ((x + 8)^2) всегда неотрицательно.
- (x^2 - 49) меняет знак в точках (x = 7) и (x = -7).
При (x < -7), (x^2 - 49 > 0), и при (x > 7), (x^2 - 49 > 0). В интервале (-7 < x < 7), (x^2 - 49 < 0).
Теперь найдем, при каких значениях дробь (\frac{(x + 8)^2}{x^2 - 49} \geq 0):
- При (x < -7), ((x + 8)^2 \geq 0) и (x^2 - 49 > 0), значит, дробь неотрицательна.
- При (-7 < x < 7), ((x + 8)^2 \geq 0) и (x^2 - 49 < 0), значит, дробь отрицательна.
- При (x > 7), ((x + 8)^2 \geq 0) и (x^2 - 49 > 0), значит, дробь неотрицательна.
Шаг 4: Объединение условий
Итак, область определения выражения будет:
[ (-\infty, -7) \cup (7, +\infty) ]
Таким образом, выражение (\sqrt{\frac{x^2 + 16x + 64}{x^2 - 49}}) определено для всех (x \in (-\infty, -7) \cup (7, +\infty)).