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函数单调性地判断或证明方法

函数单调性的判断或证明方法.
( 1)定义法。

用定义法证明函数的单调性的一般步骤是①取值,设,且;②作差,求;③变形(合并同类项、通分、分解因式、
配方等)向有利于判断差值符号的方向变形;④定号,判断的正负符号,当符号不确定时,应分类讨论;⑤下结论,根据函数单调性的定义下结论。

例 1. 判断函数在(-1,+∞ )上的单调性,并证明.
解:设- 1<x1<x2,
则 f(x 1) - f(x 2) =-


∵- 1<x1<x2,
∴x1- x2<0, x1+ 1>0, x2+ 1>0.
∴当 a>0 时, f(x 1) - f(x 2)<0 ,即 f(x 1)<f(x ∴函数 y= f(x) 在 ( - 1,+∞ ) 上单调递增.当 a<0 时, f(x 1) -f(x 2)>0 ,即 f(x
1)>f(x
∴函数 y= f(x) 在 ( - 1,+∞ ) 上单调递减.
2),2),
例 2.证明函数在区间和上是增函数;在上为减函数。

(增两端,减中间)
证明:设,则
因为,所以,
所以,
所以
所以

则,
因为,
所以
所以
所以

同理,可得
(2)运算性质法 . ①在公共定义域内,两个增函数的和是增函数,两个减函数的和是减函数,
增函数减去一个减函数为增函数,减函数减去一个增函数为减函数.(增 +增=增;减 +减 =减;增 -减=增,减 -增=减)
②若.
③当函数
④ 函数
.
二者有相
反的单调性。

⑤运用已知结论,直接判断函数的单调性,如一次函数、反比例函数等。

( 3)图像法 . 根据函数图像的上升或下降判断函数的单调性。

例 3. 求函数的单调区间。

解:
在同一坐标系下作出函数的图像得
所以函数的单调增区间为
减区间为.
(4)复合函数法 . (步骤:①求函数的定义域;②分解复合函数;③判断内、外层函数
的单调性;④根据复合函数的单调性确定函数的单调性. ⑤若集合是内层函数
的一个单调区间,则便是原复合函数的一个单调区间,如例4;若不是内层函数的一个单调区间,则需把划分成内层函数的若干个单调子
区间,这些单调子区间便分别是原复合函数的单调区间,如例5.)设,,都是单调函数,则在
上也是单调函数,其单调性由“同增异减” 来确定,即“里外”函数增减性相同,复合函数
为增函数,“里外”函数的增减性相反,复合函数为减函数。

如下表:
增增增
增减减
减增减
减减增
例 4.求函数的单调区间
解原函数是由外层函数和内层函数复合而成的;
易知是外层函数的单调增区间;
令,解得的取值范围为;
由于是内层函数的一个单调减区间,于是便是原函数的一个单调区间;
根据复合函数“同增异减”的复合原则知,是原函数的单调减区间。

例 5 求函数的单调区间.
解原函数是由外层函数和内层函数复合而成的;
易知和都是外层函数的单调减区间;
令,解得的取值范围为;
结合二次函数的图象可知不是内层函数的一个单调区间,但可以把区间划分成内层函数的两个单调子区间和,其中是其单调减区间,是其单调增区间;
于是根据复合函数“同增异减”的复合原则知,是原函数的单调增区间,是原函数的单调减区间。

同理,令,可求得是原函数的单调增区间,是原函数的单调减区间。

综上可知,原函数的单调增区间是和,单调减区间是和.
( 5)含参数函数的单调性问题.
例 .设(先分离常数,即对函数的解析式进行变形,找到基本函数的类型,再分类讨论.)解:由题意得原函数的定义域为

当上为减函数;
当上为增函数。

(6)抽象函数的单调性.(抽象函数问题是指没有给出解析式,只给出一些特殊条件的
函数问题)
常采用定义法 .要充分利用已知条件,对变量进行合理赋值,并结合函数单调性的定义进
行证明。

例1已知函数对任意实数,均有.且当>0时,
>0,试判断的单调性,并说明理由.
解析:设,且,则->0,故>0.
∴-=-
=+-
=>0.
∴<.故在(-,+)上为增函数.
例 2.设f(x)定义于实数集上,当时,,且对于任意实数x、 y,有
,求证:在R上为增函数。

证明:
在中取,得
若,令,则,与矛盾
所以,即有
当时,;
当时,而所以
当时,
所以对任意,恒有
设,则
所以
所以在 R上为增函数。

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