导数应用--单调性1

导数在函数性质中的应用——单调性编稿：张林娟审稿：孙永钊【学习目标】1. 知识与技能能用导数判断函数的单调性、求不超过三次的多项式函数的单调区间；掌握求函数单调区间的方法和步骤.2. 过程与方法通过利用导数研究函数的单调区间的过程，掌握利用导数研究函数性质的方法.总结求函数单调区间和极值的一般步骤，体会其中的算法思想，认识到导数在研究函数性质中的应用.3. 情感、态度与价值观通过用导数方法研究函数性质，认识到不同数学知识之间的内在联系，以及导数的应用价值.【要点梳理】要点一：函数的单调性与导数的关系我们知道，如果函数()f x在这一区间具有单调性.f x在某个区间是增函数或减函数，那么就说()已知函数2=-+的图象如图所示，f x x x()43由函数的单调性易知，当2f x是增函数.现在我们看看各个单f x是减函数；当2x<时，()x>时，()调区间内任意一点的切线情况：考虑到曲线()f x在改点的导数值，从图象可以看到：y f x=的在某点处切线的斜率就是函数()在区间（－∞，2）内，任意一点的切线的斜率为负，即'()240f x x =<时，()f x 为减函数.在区间（2，+∞）内，任意一点的切线的斜率为正，即'()240f x x =>时，()f x 为增函数.导数的符号与函数的单调性：一般地，设函数()y f x =在某个区间内有导数，则在这个区间上，（1）若()0f x '>，则()f x 在这个区间上为增函数；（2）若()0f x '<，则()f x 在这个区间上为减函数；（3）若恒有()0f x '=，则()f x 在这一区间上为常函数.反之，若()f x 在某区间上单调递增，则在该区间上有()0f x '≥恒成立（但不恒等于0）；若()f x 在某区间上单调递减，则在该区间上有()0f x '≤恒成立（但不恒等于0）．要点诠释：①导函数的正负决定了原函数的增减；②在区间(a ,b )内，'()0f x >（或()0f x '<）是()f x 在区间(a ，b )内单调递增（或减）的充分不必要条件.注意：只有当在某区间上有有限个点使'()0f x =时，()0f x '≥（或()0f x '≤）≡()f x 在该区间内是单调递增（或减）.例如：32()'()30'(0)0,'()0(0)f x x f x x f f x x =⇒=≥=>≠，，而()f x 在R 上递增.③当在某区间内恒有()0f x '=，这个函数()y f x =在这个区间上才为常数函数.要点二：利用导数研究函数的单调性利用导数判断函数单调性的基本方法：设函数()y f x =在区间（a ，b ）内可导，（1）如果恒有'()0f x >，则函数()f x 在（a ，b ）内为增函数；（2）如果恒有'()0f x <，则函数()f x 在（a ，b ）内为减函数；（3）如果恒有'()0f x =，则函数()f x 在（a ，b ）内为常数函数.利用导数求函数()f x 单调区间的基本步骤（1）确定函数()f x 的定义域；（2）求导数'()f x ；（3）在函数()f x 的定义域内解不等式'()0f x >或'()0f x <；（4）确定()f x 的单调区间.或者：令'()0f x =，求出它在定义域内的一切实数根。

导数的应用——利用单调性求参数的取值范围在解题中，我们首先要确定参数的取值范围是有限的，也就是参数不能无限制地取值。

然后我们利用导数的单调性来排除一些不符合要求的取值范围，从而找到参数的合理取值范围。

为了更好地理解这个方法，我们来看一个具体的例子：问题：已知函数f(x) = ax^2 + bx + c，其中a > 0。

如果函数f(x)在定义域内是递增函数，求参数b的取值范围。

解答：首先，我们要明确函数f(x)是递增函数的定义：对于任意的x1<x2，有f(x1)<f(x2)。

我们可以通过求函数f(x)的导函数f'(x)来判断函数f(x)的单调性。

在本例中，函数f(x)的导函数为f'(x) = 2ax + b。

由于函数f(x)为递增函数，所以f'(x)应该大于0。

即对于任意的x，有f'(x)>0。

我们可以把f'(x) > 0看作是一个一次函数y = 2ax + b > 0的解。

这个一次函数的解为x < -b/2a。

也就是说，对于任意的x<-b/2a，有f'(x)>0。

这样一来，我们就可以得出结论，函数f(x)在x<-b/2a的区间上是递增函数。

但是我们并不能马上就得出参数b的取值范围是x<-b/2a。

因为函数f(x)的定义域可能不包含这个区间。

为了求出参数b的取值范围，我们需要进一步考虑函数f(x)的定义域。

对于函数f(x) = ax^2 + bx + c来说，它的定义域是所有实数集合R。

因此，对于任意实数x，函数f(x)都有定义。

由于我们已经确定了函数f(x)在x<-b/2a的区间上是递增函数，所以我们只需要确定使得这个区间包含在定义域内的参数b的取值范围即可。

如果我们假设b/2a为一个实数k，那么我们可以得出-x>k。

即对于任意的x>-k，函数f(x)是递增的。

然而，x的取值范围是所有实数，所以我们可以把任意实数k当作是b/2a。

主讲：刘胜平
普宁市第一中学数学组
一、复习
1、怎样利用导数的符号判断函数的单调性。 怎样利用导数的符号判断函数的单调性。 设函数y=f(x)在某个区间内可导，如果f (x)>0， f(x)为 设函数y=f(x)在某个区间内可导，如果f´(x)>0，则f(x)为 y=f(x)在某个区间内可导 增函数；如果f (x)<0， f(x)为减函数。 增函数；如果f´(x)<0，则f(x)为减函数。 为减函数 如果在某个区间内恒有f (x)=0， f(x)为常数。 如果在某个区间内恒有f´(x)=0，则f(x)为常数。 为常数 ☆值得注意的是：在判断函数的单调性时，如果出现个别点 值得注意的是：在判断函数的单调性时， (x)=0不会影响包含该点在某个区间上的单调性 不会影响包含该点在某个区间上的单调性， 使f´(x)=0不会影响包含该点在某个区间上的单调性， 例如： f )内 例如： ( x ) = x 3 在 (- ∞ ,+ ∞ ) 内 是 增 函 数 ， 但 f ′(0)=0
年浙江理) 4、例题：(04年浙江理)设 f ′( x ) 是函数 f ( x ) 例题：(04年浙江理
y o
y = f ′(x )
1 2
y 的导函数， 的图象如图(1)所示， (1)所示 的导函数， = f ′( x ) 的图象如图(1)所示，
x
的图象最有可能是( )。 则 y = f ( x ) 的图象最有可能是( C )。
y 2 1 -2 -1 0 1 -1 -2 2 x -2 -1
3 2 1 0 -1 -2 1 2 x
)。 )。
y y 4 3 2 1 2 x -2 -1 0 -1 -2 1 2 x
图(3)
y 4 3 2 -2 -1 1 0 -1 -2

边际分析
导数在经济学中常用于进行边际分析，例如边际成本、边际收益和边际效用等。通过求导，可以确定企业在一定 条件下的最优产量或价格策略。
04
导数与单调性的综合应用
导数在研究复杂函数单调性中的应用
判断函数单调性
通过求导数，可以判断函 数的单调性，进而研究函 数的极值、拐点等特性。
极值问题
导数可以用来研究函数的 极值问题，通过导数的符 号变化，可以确定函数的 极值点。
导数计算方法
通过求极限或使用导数基 本公式来计算导数。
单调性的定义与分类
单调性定义
函数在其定义域内，对于任意两点x1和x2，当x1<x2时，若函数值f(x1)≤f(x2) ，则称函数在此区间内单调递增；反之，若f(x1)≥f(x2)，则称函数在此区间内 单调递减。
单调性分类
根据单调性的定义，可以将单调性分为递增和递减两类。
单调性与不等式
导数可以用来证明不等式 ，通过研究函数单调性， 可以推导出不等式的正确 性。
导数在解决多变量问题中的应用
最值问题
导数可以用来求多变量函数的最 值，通过求导数并令其为零，可
以找到函数的最值点。
优化问题
导数可以用来解决优化问题，通过 求导数并找到最优解，可以找到最 优的参数配置。
动态分析
导数与单调性的关系
单调递增的导数条件
当函数的导数大于0时，函数在此区 间内单调递增。
单调递减的导数条件
单调性与导数的关系总结
导数的符号决定了函数的单调性，通 过判断导数的符号可以判断函数的单 调性。
当函数的导数小于0时，函数在此区 间内单调递减。
02
导数在研究函数单调性中的应用
导数在判断函数单调性中的应用