§3.2导数与函数的单调性(一)
课标要求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).
1.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)在区间(a,b)上单调递增
f(x)0
f(x)在区间(a,b)上单调递减
f(x)=0
f(x)在区间(a,b)上是常数函数
2.利用导数判断函数单调性的步骤
第1步,确定函数f(x)的定义域;
第2步,求出导数f(x)的零点;
第3步,用f(x)的零点将f(x)的定义域划分为若干个区间,列表给出f(x)在各区间上的正负,由此得出函数y=f(x)在定义域内的单调性.
1.判断下列结论是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)
(1)如果函数f(x)在某个区间内恒有f(x)=0,则f(x)在此区间内没有单调性.(√)
(2)函数f(x)在某区间内单调递增,则一定有f(x)0.(×)
(3)在(a,b)内f(x)≤0且f(x)=0的根有有限个,则f(x)在(a,b)内单调递减.(√)
(4)函数f(x)=x-sinx在R上是增函数.(√)
2.函数y=f(x)的导函数f(x)的图象如图所示,则下列判断中正确的是()
A.f(x)在(-3,1)上单调递增
B.f(x)在(1,3)上单调递减
C.f(x)在(2,4)上单调递减
D.f(x)在(3,+∞)上单调递增
答案C
解析当x∈(-3,0)时,f(x)0,故f(x)在(-3,0)上单调递减;
当x∈(0,2)时,f(x)0,故f(x)在(0,2)上单调递增;
当x∈(2,4)时,f(x)0,故f(x)在(2,4)上单调递减;
当x∈(4,+∞)时,f(x)0,故f(x)在(4,+∞)上单调递增,
显然C正确,其他选项错误.
3.函数f(x)=xlnx的单调递减区间为()
A.0,1e B
C.(1,+∞) D.(0,1)
答案A
解析函数f(x)的定义域是(0,+∞),由已知f(x)=lnx+1,由f(x)=lnx+10得0x1e,∴单调递减区间为0,
4.(2025·南通模拟)已知函数f(x)=x2-ax+lnx(a∈R)的单调递减区间为12,1,则a=
答案3
解析由题意可得,f(x)=2x-a+1x=2x2?ax+1x
谨防四个易误点
(1)讨论函数的单调性或求函数的单调区间时,要坚持“定义域优先”原则.
(2)不能随意将函数的2个独立的单调递增(或递减)区间写成并集形式.
(3)函数f(x)在区间(a,b)内单调递增(或递减),可得f(x)≥0(或f(x)≤0)在该区间恒成立,而不是f(x)0(或f(x)0)恒成立,“=”不能少.必要时还需对“=”进行检验.
(4)若函数f(x)在(a,b)内存在单调递增区间,则当x∈(a,b)时,f(x)0有解;若函数f(x)在(a,b)内存在单调递减区间,则当x∈(a,b)时,f(x)0有解.
题型一函数的单调性与导函数图象之间的关系
例1(1)(2025·盐城模拟)已知函数f(x)在定义域内可导,f(x)的图象如图,则其导函数f(x)的图象可能为()
答案A
解析观察图象知,当x0时,f(x)单调递减,f(x)0,选项B,D不满足;当x0时,函数f(x)先单调递增,再单调递减,然后又单调递增,则f(x)的值先正,再负,然后又为正,有两个不同的零点,A满足,C不满足.
(2)(2024·南京模拟)若定义在R上的函数y=x3f(x)的图象如图所示,则函数y=f(x)的单调递增区间为()
A.[0,1]
B.[0,2]
C.(-∞,0]
D.(-∞,2]
答案B
解析由题图可得,
当0≤x≤2时,由y=x3f(x)≥0得f(x)≥0,y=f(x)在[0,2]上单调递增;
当x2时,由y=x3f(x)0得f(x)0,y=f(x)在(2,+∞)上单调递减;
当x0时,由y=x3f(x)0得f(x)0,y=f(x)在(-∞,0)上单调递减,
综上,函数y=f(x)的单调递增区间为[0,2].
思维升华(1)由原函数图象识别导函数图象的依据
若f(x)单调递增,则f(x)的图象一定在x轴的上方;若f(x)单调递减,则f(x)的图象一定在x轴的下方;若f(x)是常函数,则f(x)=0.
(2)由导函数图象识别原函数图象的依据
若f(x)0,则f(x)单调递增,若f(x)0,则f(x)单调递减.
跟踪训练1(2025·常州模拟)函数f(x)的图象如图所示,设f(x)的导函数为f(x),则f(x)f(
A.1