高中数学函数单调性的判断方法
单调性是函数的重要性质,它在数学中有许多应用,如我们常用求函数单调性的方法求函数的值域。
那么,有哪些求函数单调性的方法呢?
方法一:定义法
对于函数f(x)的定义域I 内某个区间A 上的任意两个值12,x x
(1)当12x x <时,都有12()()f x f x <,则说f(x)在这个区间上是增函数;
(2)若当12x x <时,都有12()()f x f x >,则说f(x) 在这个区间上是减函数。
例如:根据函数单调性的定义,证明:函数
在 上是减函数。
要证明函数f (x )在定义域内是减函数,设任意1212,x x R x x ∈<且,则33221221212121()()()()f x f x x x x x x x x x -=-=-++,12x x <因为 210x x ->所以,且在1x 与2x 中至少有一个不为
0,不妨设20x ≠,那么222222121123()24
x x x x x x x ++=++0>,12()()f x f x >所以,故 ()f x 在 (,)-∞+∞上为减函数。
方法二:性质法
除了用基本初等函数的单调性之外,利用单调性的有关性质也能简化解题. 若函数f(x)、g(x)在区间B 上具有单调性,则在区间B 上有:
1. f(x)与c•f(x)当c >0具有相同的单调性,当c <0具有相反的单调性;
2.当f(x)、g(x)都是增(减)函数,则f(x)+g(x)都是增(减)函数;
3.当f(x)、g(x)都是增(减)函数,则f(x)•g(x)当两者都恒大于0时也是增(减)函数,当两者都恒小于0时也是减(增)函数;
例如,已知f (x )在R 上是减函数,那么-5f (x )为____函数。
这道题很简单,我们根据单调性的性质,很容易就能判断它是增函数。
方法三:同增异减法(处理复合函数的单调性问题)
对于复合函数y =f [g(x)]满足“同增异减”法(应注意内层函数的值域),
可令 t =g(x),则三个函数 y =f(t)、t =g(x)、y =f [g(x)]中,
若有两个函数单调性相同,则第三个函数为增函数;
若有两个函数单调性相反,则第三个函数为减函数.
注:(1)奇函数在对称的两个区间上有相同的单调性,偶函数在对称的两个区间上有相反的单调性;(2)互为反函数的两个函数有相同的单调性;(3)如果f(x)在区间D上是增(减)函数,那么f(x)在D的任一子区间上也是增(减)函数。
例如,求函数y=log4(x2-4x+3)的单调区间。
解:设 y=log4u,u=x2-4x+3.由
u>0,
u=x2-4x+3,
解得原复合函数的定义域为x<1或x>3.
当x∈(-∞,1)时,u=x2-4x+3为减函数,而y=log4u为增函数,所以(-∞,1)是复合函数的单调减区间;当x∈(3,±∞)时,u=x2-4x+3为增函数y=log4u为增函数,所以,(3,+∞)是复合函数的单调增区间.
方法四:图像法
画出函数的图形,直接根据图像走势,判断函数在某一子区间的单调性。
例如,画出函数22||1
y x x
=-++图象并写出函数的单调区间。
解:
2
2
21(0)
21(0)
x x x
y
x x x
⎧-++≥
⎪
=⎨
--+<
⎪⎩
即
2
2
(1)2(0)
(1)2(0)
x x
y
x x
⎧--+≥
⎪
=⎨
-++<
⎪⎩
如图所示,单调增区间为(,1][0,1]
-∞-和,单调减区间为[1,0][1,)
-+∞
和
方法五:导数法
函数的单调性与导数的关系:在某个区间(,)
a b内,
如果'()0
f x>,那么函数()
y f x
=在这个区间内单调递增,
如果'()0
f x<,那么函数()
y f x
=在这个区间内单调递减。
例如,求函数3
2
)
(2
4+
-
=x
x
x
f的单调区间。
解:函数)
(x
f的定义域为R,x
x
x
x
x
x
f)1
)(
1
(4
4
)
(4+
-
=
-
=
'
令0)(>'x f ,得01<<-x 或1>x .
∴函数)(x f 的单调递增区间为(-1,0)和),1(+∞;
令0)(<'x f ,得1-<x 或10<<x ,
∴函数)(x f 的单调递减区间为)1,(--∞和(0,1).
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