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函数的单调性
知能点全解:
知能点一:函数单调性的定义
1、图形描述:
从函数的图象(图1)看到:图象在
轴的右侧部分是从左向右连续上升的,也就
是说,当在区间[0,+)上取值时,随着的
增大,相应的值也随着增大,即如果任取,得到=,=,那么当时,有。这时我们就说函数=在[0,+)上是增函数。
图象在轴的左侧部分是从左向右连续下降的,也就是说,当在区间上取值时,随着的增大,相应的值反而随着减小,即如果任取,得到=,=,那么当时,有。这时我们就说函数=在(-,0)上是减函数.
2、定量描述
对于函数的定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值,
(1)若当时,都有,则说在区间D上是增函数;
(2)若当时,都有,则说在区间D上是减函数。
3、单调性与单调区间
若函数=在某个区间是增函数或减函数,则就说函数在这一区间具有(严格的)单调性,这一区间叫做函数的单调区间。此时也说函数是这一区间上的单调函数。在单调区间上,增函数的图象是上升的,减函数的图象是下降的。
特别提醒:
1、函数是增函数还是减函数,是对定义域内某个区间而言的。有的函数在一些区间上是增函数,而在另一些区间上不是增函数.例如函数(图1),当∈[0,+)时是增函数,当∈(-,0)时是减函数。而有的函数在整个定义域上都是单调的,如图2。
2、函数的单调区间是其定义域的子集;
3、应是该区间内任意的两个实数,忽略需要任意取值这个条件,就不能保证函数是增函数(或减函数)。
例1如图是定义在闭区间[-5,5]上的函数的图象,根据图象说出的单调区间,以及在每一单调区间上,函数是增函数还是减函数。
知能点二:用定义证明函数的单调性
例2:证明函数是增函数。
例3:证明函数在上是减函数
特别提醒:定义法证明函数在某个区间上是增(减)函数是最基本方法其步骤是:
(1)取值,即设是区间上的任意两个实数,且;
(2)作差变形,即,并通过因式分解、配方、有理化等方法,向有利于判断差的符号的方向变形;
(3)判断的正负,当正负不确定时,可以分区间进行讨论,判断正负;
(4)根据定义得出结论。
及时演练:
1、判断并证明下列函数的单调性
(1)(2)
(3) (4)
2、讨论下列函数的单调性,指出其单调区间并予以证明
(1) (2)
(3)(4)
3、判断下列各函数在给定的单调区间上是增函数还是减函数
(1)(2)(3)
(4)
4、讨论函数在(-2,2)内的单调性
知能点三:判断较复杂函数的单调性的几条有用的结论
1、函数与函数的单调性相反
2、当恒为正或恒为负时,函数与函数的单调性相反
3、在公共区间内,增函数+增函数=增函数,增函数-减函数=增函数,减函数-增函数=减函数。
例4:求函数的单调区间。
及时演练:
1、下列函数中,在区间上为增函数的是()
A、B、C、D、
2、在上单调递减的函数是()
A、B、C、D、
3、函数的单调递减区间是。
4、已知定义在同一区间上,是增函数,是减函数,且,则()
A、为减函数B、为增函数
C、为减函数D、为增函数
5、的单调减区间是。
6、二次函数的递增区间为,则二次函数的递减区间为。
7、已知函数,则使函数是减函数的区间是。
8、设是定义在区间上的增函数,且,则下列函数:①;②③;④中,是减函数的有(把序号填在横线上)。
知能点四:复合函数单调性的判断对于函数和,如果在区间上是具有单调性,当时,,且在区间上也具有单调性,则复合函数在区间具有单调性的规律见下表:
增↗
减↘
增↗
减↘
增↗
减↘
增↗
减↘
减↘
增↗
以上规律还可总结为:“同向得增,异向得减”或“同增异减”。
例5:求函数的单调递增区间.
拓展知识点:函数的单调性
(1)单调增区间:
(2)单调减区间:
(3)图像的两条渐进线分别为和
(4)图像如右:
典型题型全解
题型一:利用函数单调性比较函数值的大小
例6:如果函数,对任意实数都有,比较的大小。
及时演练
已知,当时,为增函数,设,则的大小关系为。
2、若,且,函数,则与的大小关系为_
3、函数对任意均有,那么的大小关系为。
题型二:利用函数单调性求参数的范围
例7:已知在上是减函数,求实数的取值范围。
及时演练:
1、若函数在上是增函数,则有()
A、B、C、D、