定义 由函数)(u f y =和)(x g u =所构成的函数)]([x g f y =称为复合函数,其中)(u f y =通常称为外层函数,)(x g u =称为内层函数。
求上述复合函数)]([x g f y =的单调区间,我们一般可以按照下面这几个步骤来进行:
(1) 写出构成原复合函数的外层函数)(u f y =和内层函数)(x g u =;
(2) 求外层函数)(u f y =的单调区间(包括增区间和减区间)B A 、等;
(3) 令内层函数A x g u ∈=)(,求出x 的取值范围M ;
(4) 若集合M 是内层函数)(x g u =的一个单调区间,则M 便是原复合函数
)]([x g f y =的一个单调区间;
若M 不是内层函数)(x g u =的一个单调区间,则需把M 划分成内层函数)(x g u =的若干个单调子区间,这些单调子区间便分别是原复合函数)]([x g f y =的单调区间;
(5) 根据复合函数“同增异减”的复合原则,分别指出原复合函数)]([x g f y =在集合M 或这些单调子区间的增减性;
(6) 令内层函数B x g u ∈=)(,同理,重复上述(3)、(4)、(5)步骤。
若外层函数)(u f y =还有更多的单调区间C 、D ,则同步骤(6)类似,不断地重复上述步骤。
(7) 设单调函数)(x f y =为外层函数,)(x g y =为内层函数
(8) (1) 若)(x f y =增,)(x g y =增,则))((x g f y =增.
(9) (2) 若)(x f y =增,)(x g y =减,则))((x g f y =减.
(10) (3) 若)(x f y =减,)(x g y =减,则))((x g f y =增.
(11) (4) 若)(x f y =减,)(x g y =增,则))((x g f y =减.
(12) 结论:同曾异减
(13) 例1. 求函数222
)(-+=x x x f 的单调区间.
(14) 解题过程:
(15) 外层函数:t y 2=
(16) 内层函数:22-+=x x t (17) 内层函数的单调增区间:],2
1[+∞-∈x (18) 内层函数的单调减区间:]2
1,[--∞∈x (19) 由于外层函数为增函数 (20) 所以,复合函数的增区间为:],2
1[+∞-∈x (21) 复合函数的减区间为: ]2
1,[--∞∈x (22) 求函数)23(log 221x x y --=的单调区间.
(23) 解 原函数是由外层函数u y 2
1log =和内层函数223x x u --=复合而成的; (24) 易知),0(+∞是外层函数u y 2
1log =的单调减区间; (25) 令0232>--=x x u ,解得x 的取值范围为)1,3(-;
(26) 解题过程:
(27) 外层函数:t y 2log =
(28) 内层函数:22-+=x x t
(29) 022>-+=x x t
(30) 由图知:
(31) 内层函数的单调增区间:],1[+∞∈x
(32) 内层函数的单调减区间:]2,[--∞∈x
(33) 由于外层函数为增函数
(34) 所以,复合函数的增区间为:],1[+∞∈x
(35) 复合函数的减区间为:]2,[--∞∈x 结合二次函数的图象可知)1,3(-不的一个单调区间,但可以把区间)1,3(-划分成内层函数的两个单调子区间]1,3(--和
)1,1[-,其中]1,3(--是其单调增区间,)1,1[-是其单调减区间;
于是由复合函数“同增异减”的复合原则可知,]1,3(--是原函数的单调减区间,
)1,1[-是原函数的单调增区间。
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 =
内层函数:22-+=x x t
022>-+=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。