第2课时导数与函数的单调性
[考试要求]1.结合实例,借助几何直观了解函数的单调性与导数的关系.2.能利用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间(其中多项式函数一般不超过三次).
考点一利用导函数的图象研究函数的单调性
函数的单调性与导数的关系
条件
恒有
结论
函数y=f(x)在区间(a,b)上可导
f′(x)0
f(x)在(a,b)上单调递增
f′(x)0
f(x)在(a,b)上单调递减
f′(x)=0
f(x)在(a,b)上是常数函数
[典例1](1)(湘教版选择性必修第二册P32练习T1改编)导函数y=f′(x)的图象如图所示,则函数y=f(x)的图象可能是()
AB
CD
(2)设函数f(x)在定义域内可导,y=f(x)的图象如图所示,则导函数y=f′(x)可能为()
AB
CD
(1)D(2)D[(1)由题图可知,当x0时,f′(x)0,当x0时,f′(x)0,所以函数f(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,D选项符合.
(2)观察函数f(x)的图象得,f(x)在(-∞,0)上单调递增,在(0,+∞)上先递增,再递减,后又递增,则当x∈(-∞,0)时,f′(x)0,即当x∈(-∞,0)时,函数y=f′(x)的图象在x轴上方,于是排除A,C,当x∈(0,+∞)时,f′(x)的值先大于0,接着变为小于0,之后又变为大于0,即当x∈(0,+∞)时,函数y=f′(x)的图象先在x轴上方,接着变化到x轴下方,最后又变化到x轴上方,于是排除B,选项D相符.]
反思领悟本例(1)关键是分析导函数图象是在x轴上方还是在x轴下方.在x轴上方(f′(x)0),原函数图象“上升”,在x轴下方(f′(x)0),原函数图象“下降”;本例(2)关键是观察原函数图象是“上升”还是“下降”,产生变化的点,分析函数值的变化趋势.
巩固迁移1(1)设函数f(x)的图象如图所示,则导函数f′(x)的图象可能为()
AB
CD
(2)(多选)(人教A版选择性必修第二册P89练习T3改编)已知函数y=f′(x)的图象如图所示,那么下列关于函数y=f(x)的判断正确的是()
A.在区间(0,a)上,f(x)为定值
B.函数y=f(x)在区间(a,b)内单调递增
C.函数y=f(x)在区间(c,e)内单调递增
D.函数y=f(x)在区间(b,d)内单调递减
(1)C(2)BD[(1)由题干中f(x)的图象知:当x∈(-∞,1)时,f(x)单调递减,f′(x)0,当x∈(1,4)时,f(x)单调递增,f′(x)0,当x∈(4,+∞)时,f(x)单调递减,f′(x)0,由选项各图知,选项C符合题意,故选C.
(2)由题图知,当0xa时,f′(x)0且为定值;当axc时,f′(x)单调递减,且在x∈(a,b)上,f′(x)0,在x∈(b,c)上,f′(x)0;当cxe时,f′(x)单调递增,且在x∈(c,d)上,f′(x)0,在x∈(d,e)上,f′(x)0,所以当0xa时,f(x)单调递增且为斜率大于0的直线,当axb时,f(x)单调递增,当bxc时,f(x)单调递减,当cxd时,f(x)单调递减,当dxe时,f(x)单调递增,其大致图象如图.]
考点二不含参数的函数单调性问题
利用导数求函数的单调区间(不含参数)
(1)对于可导函数y=f(x),不等式f′(x)0的解集(区间)为函数y=f(x)的单调递增区间;不等式f′(x)0的解集(区间)为函数y=f(x)的单调递减区间.
(2)求函数单调区间的步骤
①求函数的定义域;
②在定义域内解不等式f′(x)0或f′(x)0;
③将不等式的解集写成区间的形式.
[常用结论](1)若函数f(x)在(a,b)上单调递增,则x∈(a,b)时,f′(x)≥0恒成立;若函数f(x)在(a,b)上单调递减,则x∈(a,b)时,f′(x)≤0恒成立.
(2)若函数f(x)在(a,b)上存在单调递增区间,则x∈(a,b)时,f′(x)0有解;若函数f(x)在(a,b)上存在单调递减区间,则x∈(a,b)时,f′(x)0有解.
[典例2](1)下列函数在(0,+∞)上单调递增的是()
A.f(x)=sin2x B.f(x)=xex
C.f(x)=x3-x D.f(x)=-x+lnx
(2)函数f(x)=lnx-x的单调递增区间为________.
(1)B(2)(0,1)[(1)对于A,f′(x)=2cos2x,f′