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高一数学 函数单调性讲解

高中数学必修一函数——单调性考纲解读: 了解单调函数及单调区间的意义,掌握判断函数单调性的方法;掌握增,减函数的意义,理解函数单调函数的性质。

能力解读:函数单调性的判断和函数单调性的应用。

利用函数单调性判断方法来判断函数的单调性,利用函数的单调性求解函数的最值问题。

掌握并熟悉抽象函数以及符合函数的单调性判断方法。

知识要点:1.函数单调性的定义, 2.证明函数单调性; 3.求函数的单调区间4.利用函数单调性解决一些问题; 5.抽象函数与函数单调性结合运用一、单调性的定义(1)设函数)(x f y =的定义域为A ,区间A I ⊆如果对于区间I 内的任意两个值1x ,2x ,当21x x <时,都有)()(21x f x f <,那么就说)(x f y =在区间I 上是单调增函数,I 称为)(x f y =的单调增区间如果对于区间I 内的任意两个值1x ,2x ,当21x x <时,都有)()(21x f x f >,那么就说)(x f y =在区间I 上是单调减函数,I 称为)(x f y =的单调减区间(2)设函数)(x f y =的定义域为A如果存在定值A x ∈0,使得对于任意A x ∈,有)()(0x f x f ≤恒成立,那么称)(0x f 为)(x f y =的最大值;如果存在定值A x ∈0,使得对于任意A x ∈,有)()(0x f x f ≥恒成立,那么称)(0x f 为)(x f y =的最小值。

二、函数单调性的证明重点:函数的单调性只能在函数的定义域内来讨论,所以求函数的单调区间,必须 先求函数的定义域; (1)定义法求单调性函数单调性定义中的1x ,2x 有三个特征:一是任意性;二是大小,即)(2121x x x x <<;三是同属于一个单调区间,三者缺一不可;定义法判断单调性:如果用定义证明)(x f y =在某区间I 上的单调性,那么就要用严格的四个步骤,即①取值;②作差;③判号(关键化成因式的乘积);④下结论。

但是要注意,不能用区间I 上的两个特殊值来代替。

而要证明)(x f y =在某区间I 上不是单调递增的,只要举出反例就可以了,即只要找到区间I 上两个特殊的1x ,2x ,若21x x <,有)()(21x f x f ≥即可。

例1. 求证:(1)函数2()231f x x x =-+-在区间3(,]4-∞上是单调递增函数; (2) 函数3()2f x x x =--在R 上是单调递减函数; (3)函数21()1x f x x -=+在区间(,1)-∞-和(1,)-+∞上都是单调递增函数.例题解析:(3)对于区间(,1)-∞-内的任意两个值1x ,2x ,且12x x <, 因为1212122121()()11x x f x f x x x ---=-++12123()(1)(1)x x x x -=++, 又121x x <<-,则120x x -<,1(1)0x +<,2(1)0x +<得,12(1)(1)0x x ++> 故12123()0(1)(1)x x x x -<++,即12()()0f x f x -<,即12()()f x f x <.所以,函数21()1x f x x -=+在区间(,1)-∞-上是单调增函数. 同理,对于区间(1,)-+∞,函数21()1x f x x -=+是单调增函数;所以,函数21()1x f x x -=+在区间(,1)-∞-和(1,)-+∞上都是单调增函数.例2.确定函数1()12f x x=-的单调性.特殊要点:函数的单调性是对某个区间而言的,所以受到区间的限制,如函数xy 1=分别在)0,(-∞和),0(+∞内都是单调递减的,但是不能说它在整个定义域即),0()0,(+∞-∞ 内是单调递减的,只能说函数xy 1=的单调递减区间为)0,(-∞和),0(+∞xy21-三、复合函数及抽象函数的判定方法①若)(x f 与)(x g 在定义域内都是增函数(减函数),那么)()(x g x f +在其公共定义域内是增函数(减函数)。

②复合函数的单调性规则是“同增异减”——换元法 考查复合函数))((x g f y =的单调性.设单调函数)(x f y =为外层函数,)(x g y =为内层函数 (1) 若)(x f y =增,)(x g y =增,则))((x g f y =增. (2) 若)(x f y =增,)(x g y =减,则))((x g f y =减. (3) 若)(x f y =减,)(x g y =减,则))((x g f y =增. (4) 若)(x f y =减,)(x g y =增,则))((x g f y =减.例1. 求函数222)(-+=x xx f 的单调区间.解题过程:外层函数:t y 2=内层函数:22-+=x x t内层函数的单调增区间:],21[+∞-∈x 内层函数的单调减区间:]21,[--∞∈x 由于外层函数为增函数所以,复合函数的增区间为:],21[+∞-∈x 复合函数的减区间为:]21,[--∞∈x 例2.求函数)2(log )(22-+=x x x f 的单调区间. 解题过程:外层函数:t y 2log =xyo2-1内层函数:22-+=x x t022>-+=x x t由图知:内层函数的单调增区间:],1[+∞∈x 内层函数的单调减区间:]2,[--∞∈x 由于外层函数为增函数所以,复合函数的增区间为:],1[+∞∈x 复合函数的减区间为:]2,[--∞∈x检验:1.函数()()22log 4f x x x =-的单调递减区间是( )A .(0,4);B .(0,2);C .(2,4);D . (2,)+∞2.函数212log (56)y x x =-+的单调增区间为( )A .52⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭,;B .(3)+∞,;C .52⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭,;D .(2)-∞,四、抽象函数单调性判断——定义法关键:特殊值的使用例题.设)(x f 是定义在R 上的函数,对m 、R n ∈恒有)()()(n f m f n m f ⋅=+,且当0>x 时,1)(0<<x f 。

(1)求证:1)0(=f ; (2)证明:R x ∈时恒有0)(>x f ;(3)求证:)(x f 在R 上是减函数; (4)若()(2)1f x f x ⋅->,求x 的范围。

解:(1)取m=0,n= 12则11(0)()(0)22f f f +=,因为1()02f > 所以(0)1f =(2)设0x <则0x -> 由条件可知()f x o ->又因为1(0)()()()0f f x x f x f x ==-=->,所以()0f x > ∴R x ∈时,恒有0)(>x f (3)设12x x <则121211()()()()f x f x f x f x x x -=--+ =1211()()()f x f x x f x -- =121()[1()]f x f x x --因为12x x <所以210x x ->所以21()1f x x -<即211()0f x x --> 又因为1()0f x >,所以121()[1()]0f x f x x --> 所以12()()0f x f x ->,即该函数在R 上是减函数.120yx1-1(4) 因为()(2)1f x f x ⋅->,所以2()(2)(2)(0)f x f x f x x f ⋅-=-> 所以220x x -<,所以20x x x ><的范围为或检验:1、设()f x 是定义在(0,)+∞上的单调增函数,满足()()(),(3)1f xy f x f y f =+= 求:(1)f (1);(2)当()(8)2f x f x +-≤时x 的取值范围.2、 定义在R 上的函数)(x f y =,0)0(≠f ,当x >0时,1)(>x f ,且对任意的a 、b ∈R ,有f (a +b )=f (a )·f (b ). (1)求证:f (0)=1;(2)求证:对任意的x ∈R ,恒有f (x )>0; (3)求证:f (x )是R 上的增函数; (4)若f (x )·f (2x -x 2)>1,求x 的取值范围.五、函数的值域求解——把握单调性以及单调区间 例题:1.函数(1)()log [0,1]x x a f x a +=+在上的最大和最小值的和为a ,则a =_______2.作出函数2()|1|f x x x =-+的图象,并根据函数图象写出函数的单调区间.解:当11x x ≥≤-或时, 21y x x =+-215()24x =+-当11x -<<时, 22151(_)24y x x x =-++=-+由函数图象可以知道函数增区间为1(,1],[,1]2-∞-函数减区间为1[1,],[1,)2-+∞六、对号函数——()f x =x +xa有如下性质:如果常数a >0,那么该函数在(0,a ]上是减函数,在[a ,+∞)上是增函数.(利用单调性定义证明其单调性)例题:(1)如果函数()f x =x +x b2(x >0)的值域为[6,+∞),求b 的值;(2)求函数()f x =x +cx (c >0)在区间[1,2]上的最小值;(3)研究函数()f x =2x +2xc (常数c >0)在定义域内的单调性,并说明理由;课堂跟随练:1.函数||2x x y +-=的单调递减区间为______. 11[,0][,)22-+∞和2.单调增函数()f x 对任意R y x ∈,,满足()()(),(3)(392)0x x x f x y f x f y f k f +=+⋅+--<若 恒成立,则k 的取值范围是_______. )122,(--∞3.函数y =80212--x x 的单调递增区间为________. (,8)-∞-4.函数y =x x +-11的递减区间是 (―∞, ―1)、(―1, +∞) ;函数y =xx+-11的递减区间是 (-1, +1]5.已知函数()f x 在[0, π)上是递减函数,那么下列三个数(lg100)f , f (2π), f (23π),6.(1) 证明:函数 y x =在 [0,)+∞上是增函数,(2)并判断函数 y x x =+在 [0,)+∞上的单调性(3)求函数y x x =+在区间[1,4]上的值域.7.若)(x f 是定义在),0(+∞上的增函数,且对于0>x 满足)()()(y f x f yx f -=。

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