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(x1,x2)(a,b) f(x ) 0 ,x (a ,b )
故
f(x 1 )f(x 2 ),
因此 f (x) 在 [a , b] 上单调增加.
(2) 类似可证.
注 1° [a,b]可换成任何区.间 例1 讨论y函 ex 数 x1的单.调性
解 yex1, x( , ).
在( ,0)内, y 0,
例 设 a, b 适合 3a2 5b ,则方程 x5 2ax3 3bx 4c 0 (C )
(A) 有 5 个不同的实根 (B) 有 3 个不同的实根
(C) 有唯一实根
(D)无实根
解:设 fx x 5 2 a x 3 3 b x 4 c
则 fx5x46ax23 b
5x2
35a2
15b9a2
且只在x一 π点 处f(x)0,故函数 [0, 2在 π内 ]
2 单调递增.
2. 单调区间的确定法
讨论 f (x) 单调性的步骤: 1 确定 f(x)的定义区 ; 间 2求使 f(x)0及f(x)不存在 ; 的点
若这些点只有有限个: ax 1x 2 x nb 3 划分区间 (a ,x 1)(,x 1 ,x 2) ,,(x n ,b ) 4 列表 查 f(x)的符 ,并号 指 f(x)出 的单, 调性
25
0
limfx limfx
x
x
例5 方程 lnxax(a0)有几个实根 解 令 f(x)ln xa,xD(0, ).
f(x) 1a, x
令 f(x)0,得x 1 , a
且当0 xa1时,f(x)0, f (x)单调增加;
当x 1时, a
f(x)0, f ( x)单调减少,
又lim f(x) ,
及单.调区间
2
例3 确定函数 f(x)(1x)x3的单调区间 .
解 1° 确定定义区间 f(x)在 ( , )内连续
2° 求驻点及导数不存在的点
2
f (x) x3
(1
x)
2 3
x
132335xx,
x0,
令 f(x)0,得驻点: x 2 ; 5
导数不存在的点: x0.
3° 列表判别
x (,0) 0
证 令 f(x)taxn(x2 x33)则 , f(x)在[0, 3 2)上连续
f(x ) se 2x c(1 x 2 )
ta 2xn x20 (0 x π) 2
故f(x)在[0, π)单调增 从而, 2
当0 x π时,f(x )f(0 ) 0 , 2
即tanxxx3. 3
推论 设函f数 (x)g ,(x)在闭区间 [a , b] 上连续, 在开区间 (a , b) 内可导,
第四章
第一节 函数的单调性 与极植
一、函数单调性的判定法
二、函数的极值及其求法
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
一、函数单调性的判定法
函数的单调性与导数的符号有关
1. 单调区间的判定法
定理4.1 设函数 f(x)在闭区间 [a , b] 上连续, 在开区间 (a , b) 内可导,
x 0f(1)(lna1) a
yy
f
(
1 a
)
OO
limf(x) limx(lnxa) ,
1 a 1 a
xx
x
x x
(1)当 f(a 1)(la n 1)0, 即0a1e时, f (x) 0有两个不同的实根; f(x)ln xax
(2) 当a1时, f(x)0有且仅有一x个e实 ; e
(3) 当a1时, f(x)0无实.根 e
函数 y在( ,0]上单调减少;
在(0,)内 , y 0, 函数 y在[0, )上单调 . 增加
注 2°
f( x ) 0 ( x ( a ,b ))
(<)
f(x)在(a,b)上单调增 . 加 (减少)
例如,① f(x)x3在 ( , )上单调 , 增
但 f(0)0.
② f(x)3x在 ( , )上单调 , 增加
(1) 若对于任意的 x(a,b), f(x)0,
则 f (x) 在[a , b]上单调增加;
(2) 若对于任意的 x(a,b), f(x)0,
则 f (x) 在[a , b]上单调减少.
证 (1) 任取 x1,x2 [a,b],x1x2,
根据拉格朗日中值定理,得
f ( x 2 ) f ( x 1 ) f ( ) x 2 ( x 1 ) 0
(1) 若x(a,b),f(x)g(x),且 f(a)g(a),
则在 (a , b)内f (x) > g (x);
(2) 若x(a,b),f(x)g(x),且 f(b)g(b),
则在 (a , b)内f (x) > g (x). 此推论可用来证明函数不等式.
(2) 方程根的确定
yf(x) y
方程: f(x)0
(0 , 2) 5
f(x) -不存在 +
f (x)
2 5
(2, ) 5
0-
故 f (x)的单调增区间为[ 0 , 2 ] ,
f (x)的单f(调x)减区23间35为xx,(x 5,00]和[2, ].
5
3. 应用 (1) 证明不等式
例4 证明 0 x : π 时 ,ta 当 x n x x 3.
二 、函数的极值及其求法
x1.定U义(x40.)1时设 , 总有函 f(x数 )在 U(x0)内有, 定 若当 义
( 1 ) f(x ) f(x 0 ), 则称 x 0为 f (x)的极大值点, 称 f (x0)为 f (x)的极大值;
(2 ) f(x ) f(x 0 ), 则称 x 0为 f (x)的极小值点, 称 f (x0)为 f (x) 的极小值.
x1
O 思路:1 确定f(x)的单调区 : 间
x2 x3
x
(xi1,xi), (i1,2, ,n);
2 查 f(x i 1 )f,(x i)或 f(x i 1 ), f(x i )的符
3利用零点 f(x)定 在 (xi理 1,xi查 )内零点的
利f用 (x)的单调 f(x)在 性 (xi1 可 ,xi)内 知 零 的唯 . 一性
但f(0), 不存 . 在
事实上,定理4.1可推广为:
定理4.1 设yf(x)在[a,b]上连续(a, ,b) 在 内除去有限 , f个 (x)点 0, 外 则yf(x)在 [a,b]上单调. 增加(<)
(减少) 例2 讨f论 (x)xco x在 s[0,2π]上的.单
解 当x[0,2π]时, f(x ) 1 sixn 0 ,