函数单调性判断方法(五)-导数法

函数单调性怎么判断函数的单调性指的是函数图像随着自变量的增大或减小而呈现出的单调递增或单调递减的特点。

在数学中，判断函数的单调性通常需要考虑函数的导数或差商等概念。

下面将详细介绍如何通过导数和差商来判断函数的单调性。

一、导数判定法1.一阶导数判定法：如果函数f(x)在区间I上连续，并在I的开区间上可导，如果在I上f'(x)>0或f'(x)<0，则函数f(x)在区间I上单调递增或单调递减。

例如，考虑函数f(x)=x^2，对其求导得到f'(x)=2x。

由于f'(x)=2x>0，所以函数f(x)=x^2在整个实数轴上单调递增。

2.二阶导数判定法：如果函数f(x)在区间I上连续，并在I的开区间上二阶可导，如果在I上f''(x)>0，则函数f(x)在区间I上具有凹性（f(x)呈现向上的弯曲形状）；如果在I上f''(x)<0，则函数f(x)在区间I上具有凸性（f(x)呈现向下的弯曲形状）。

例如，考虑函数f(x)=x^3，对其求导得到f'(x)=3x^2，再求二阶导数得到f''(x)=6x。

由于f''(x)=6x>0，所以函数f(x)=x^3在整个实数轴上具有凹性。

二、差商判定法1.一阶差商判定法：如果函数f(x)在区间I上连续且在I的开区间上可导，如果在I上f(x+Δx)-f(x)>0或f(x+Δx)-f(x)<0，则函数f(x)在区间I上单调递增或单调递减。

例如，考虑函数f(x)=x^2，对其应用一阶差商公式得到f(x+Δx)-f(x)=(x+Δx)^2-x^2=2xΔx+Δx^2、由于Δx>0时2xΔx+Δx^2>0，Δx<0时2xΔx+Δx^2<0，所以函数f(x)=x^2在整个实数轴上单调递增。

2.二阶差商判定法：如果函数f(x)在区间I上连续且在I的开区间上二阶可导，如果在I上f(x+2Δx)-2f(x+Δx)+f(x)>0，则函数f(x)在区间I上具有凹性（曲线向上）；如果在I上f(x+2Δx)-2f(x+Δx)+f(x)<0，则函数f(x)在区间I上具有凸性（曲线向下）。

判断单调性的5种方法要判断一个函数的单调性，我们需要先了解什么是单调函数。

单调函数是指在定义域上递增或递减的函数。

递增函数是指当自变量增大时，函数值也相应增大；递减函数则是指当自变量增大时，函数值相应减小。

判断函数的单调性通常有以下5种方法：导数法、变量替换法、数列判断法、二阶导数法和作图法。

下面我将分别进行详细介绍。

一、导数法导数法是一种常用的判断函数单调性的方法，通过计算函数的导数来分析函数的变化趋势。

如果导数在定义域上始终大于0，则函数递增；如果导数在定义域上始终小于0，则函数递减。

具体步骤如下：1. 计算函数的导数，得到导函数。

2. 判断导函数的正负性，如果导函数恒大于0，则函数递增；如果导函数恒小于0，则函数递减；如果导函数的正负性不一致，则函数既不递增也不递减。

如果导函数有零点，则需要进一步进行分析。

二、变量替换法变量替换法是一种通过变量替换来判断函数单调性的方法。

该方法适用于一些无法直接通过导数法判断的函数。

具体步骤如下：1. 根据函数的形式，进行合适的变量替换，将函数化简。

2. 判断新的函数形式是否递增或递减，如果是，则原函数在相应的定义域上是单调的。

三、数列判断法数列判断法是一种适用于连续函数的判断方法，通过构造数列来判断函数的单调性。

具体步骤如下：1. 选择定义域上的一组数列，如递增、递减或交替递增递减等。

2. 将数列代入函数中，观察函数值的变化。

3. 如果函数值是递增的，则函数在这个定义域上是递增的；如果函数值是递减的，则函数在这个定义域上是递减的；如果函数值在数列中无明显的变化趋势，则函数既不递增也不递减。

四、二阶导数法二阶导数法是一种通过计算函数的二阶导数来判断函数的单调性的方法。

该方法适用于一些无法直接通过导数法判断的函数。

具体步骤如下：1. 计算函数的二阶导数。

2. 判断二阶导数的正负性，如果二阶导数恒大于0，则函数在定义域上是凹函数，且递增；如果二阶导数恒小于0，则函数在定义域上是凸函数，且递减；如果二阶导数的正负性不一致，则函数在相应定义域上既不递增也不递减。

判断函数单调性的方法函数的单调性是指函数在定义域内的增减规律。

判断函数的单调性是数学分析中的一个重要内容，也是解题的关键步骤之一。

在实际问题中，判断函数的单调性有助于我们更好地理解函数的性质，从而解决实际问题。

下面我们将介绍判断函数单调性的方法。

首先，我们来看一元函数的单调性判断方法。

对于一元函数y=f(x)，要判断其在定义域内的单调性，我们可以通过导数的符号来进行判断。

具体来说，如果函数在定义域内的导数大于0，那么函数在该区间内是单调递增的；如果函数在定义域内的导数小于0，那么函数在该区间内是单调递减的。

而当函数在定义域内的导数恒为0时，我们可以通过导数的二阶导数来判断函数的单调性。

如果二阶导数大于0，那么函数在该点附近是严格单调递增的；如果二阶导数小于0，那么函数在该点附近是严格单调递减的；如果二阶导数等于0，那么函数在该点附近是不确定的。

其次，对于二元函数y=f(x, y)，我们可以通过偏导数的符号来判断函数的单调性。

具体来说，如果函数在定义域内的偏导数大于0，那么函数在该区域内是单调递增的；如果函数在定义域内的偏导数小于0，那么函数在该区域内是单调递减的。

同样地，当函数在定义域内的偏导数恒为0时，我们可以通过偏导数的二阶偏导数来判断函数的单调性。

此外，对于一般的多元函数，我们可以通过雅可比矩阵来判断函数的单调性。

雅可比矩阵是一个重要的工具，可以帮助我们判断多元函数在定义域内的单调性。

具体来说，如果雅可比矩阵的所有主子式都大于0，那么函数在该区域内是单调递增的；如果雅可比矩阵的所有主子式都小于0，那么函数在该区域内是单调递减的。

当雅可比矩阵的主子式既有大于0又有小于0时，函数在该区域内是不确定的。

综上所述，判断函数单调性的方法主要包括导数的符号、二阶导数、偏导数、二阶偏导数以及雅可比矩阵等。

这些方法在数学分析和实际问题中都有着重要的应用价值，能够帮助我们更好地理解函数的性质，解决实际问题。

证明函数单调性的方法总结导读：1、定义法:利用定义证明函数单调性的一般步骤是：①任取x1、x2∈D，且x1 ②作差f(x1)－f(x2)，并适当变形(“分解因式”、配方成同号项的和等)；③依据差式的符号确定其增减性．2、导数法:设函数y＝f(x)在某区间D内可导．如果f′(x)>0，则f(x)在区间D内为增函数；如果f′(x) 注意：(补充)（1）若使得f′(x)=0的x的值只有有限个，则如果f ′(x)≥0，则f(x)在区间D内为增函数；如果f′(x) ≤0，则f(x)在区间D内为减函数．（2）单调性的判断方法：定义法及导数法、图象法、复合函数的单调性(同增异减)、用已知函数的单调性等（补充）单调性的有关结论1．若f(x)，g(x)均为增(减)函数，则f(x)＋g(x)仍为增(减)函数．2．若f(x)为增(减)函数，则－f(x)为减(增)函数，如果同时有f(x)>0，则为减(增）函数，为增（减）函数3．互为反函数的两个函数有相同的单调性．4．y＝f[g(x)]是定义在M上的函数，若f(x)与g(x)的'单调性相同，则其复合函数f[g(x)]为增函数；若f(x)、g(x)的单调性相反，则其复合函数f[g(x)]为减函数．简称”同增异减”5. 奇函数在关于原点对称的两个区间上的单调性相同；偶函数在关于原点对称的两个区间上的单调性相反．函数单调性的应用(1)求某些函数的值域或最值．(2)比较函数值或自变量值的大小．(3)解、证不等式．(4)求参数的取值范围或值．(5)作函数图象．【证明函数单调性的方法总结】1.函数单调性的说课稿2.高中数学函数的单调性的教学设计3.导数与函数的单调性的教学反思4.高中函数单调性的教学设计5.《函数的单调性》的说课稿6.函数单调性教案练习题7.函数单调性说课课件8.《函数的单调性》教学设计上文是关于证明函数单调性的方法总结，感谢您的阅读，希望对您有帮助，谢谢。

，0上是减函数。

C ．(－∞，－1]D ．[1，＋∞)[小结](1)单调区间是定义域的子集，故求单调区间时应树立“定义域优先”的原则．(2)单调区间只能用区间表示，不能用集合或不等式表示；如有多个单调区间应分开写，不能用并集符号“∪”连接，也不能用“或”连接．(3)函数的单调性是函数在某个区间上的“整体”性质，所以不能仅仅根据某个区间内的两个特殊变量x 1，x 2对应的函数值的大小就判断函数在该区间的单调性，必须保证这两个变量是区间内的任意两个自变量．题型二、分段函数单调性判断及应用使用情景：分段函数的单调性问题解题模板：第一步 通过观察分析，决定如何对自变量进行分类；第二步 根据常见函数的单调性，分别计算每段函数的单调性；第三步 满足函数在整个区间上是增函数（或减函数），即左段的函数的最大值（或最小值）小于等于右段函数的最小值（或最大值）；第四步 得出结论.【例1】 已知函数()[)()232,0,32,,0x x f x x a a x ⎧∈+∞⎪=⎨+-+∈-∞⎪⎩在区间(),-∞+∞上是增函数,则常数a 的取值范围是 （ ） A ．()1,2 B ．(][),12,-∞+∞ C ．[]1,2 D ．()(),12,-∞+∞+∞+∞ D(2,) (1,)【变式练习3】已知函数223,1()lg(1),1x x f x xx x ⎧+-≥⎪=⎨⎪+<⎩，则((3))f f -= ，()f x 的最小值是[小结] 1、最值问题使用情景：分段函数的最值问题解题模板：第一步 通过观察分析，决定如何对自变量进行分类；第二步 根据常见函数的最值，分别计算每段函数的最值；第三步 满足函数在整个区间上的最值，即比较每段函数的最值大小，谁最大谁是最大值，谁最小谁是最小值；第四步 得出结论.2、单调性问题其一是分段函数在每一个区间上的增函数（或减函数）与整体函数相同；其二是满足函数在整个区间上是增函数（或减函数），即左段的函数的最大值（或最小值）小于等于右段函数的最小值（或最大值）.题型三、抽象函数的单调性【例1】已知奇函数()f x 的定义域为[]2,2-，且在[]2,0-内递减，求满足：2(1)(1)0f m f m -+-<的实数m 的取值范围．【例2】定义在上的偶函数满足：，在区间与上分别递增和递减，则不等式的解集为 ．【变式练习1】设奇函数()f x 在区间[1,1]-上是增函数，且(1)1f -=-.当[1,1]x ∈-时，函数2()21f x t at ≤-+，对一切[1,1]a ∈-恒成立，则实数t 的取值范围为（ ）A.22t -≤≤B.2t ≤-或2t ≥C.0t ≤或2t ≥D.2t ≤-或2t ≥或0t =【变式练习2】已知f (x )是定义在R 上的偶函数，且在区间（-∞，0）上单调递增.若实数a 足1(2)(2)a f f ->-，则a 的取值范围是______[小结]不等式中的数形结合问题，在解题时既要想形又要以形助数，常见的“以形助数”的方法有： (1)借助数轴，运用数轴的有关概念，解决与绝对值有关的问题，解决数集的交、并、补运算非常有效． (2)借助函数图象性质，利用函数图象分析问题和解决问题是数形结合的基本方法，需注意的问题是准确把握代数式的几何意义实现“数”向“形”的转化．题型四、函数单调性判断方法（性质）的应用函数单调性的性质：(1)若f (x )，g (x )均为区间A 上的增(减)函数，则f (x )＋g (x )也是区间A 上的增(减)函数，更进一步，即增＋增＝增，增－减＝增，减＋减＝减，减－增＝减；(2)若k >0，则kf (x )与f (x )单调性相同；若k <0，则kf (x )与f (x )单调性相反； (3)在公共定义域内，函数y ＝f (x )(f (x )≠0)与y ＝－f (x )，y ＝1f (x )单调性相反；(4)在公共定义域内，函数y ＝f (x )(f (x )≥0)与y ＝f (x )单调性相同；(5)奇函数在其关于原点对称的区间上单调性相同，偶函数在其关于原点对称的区间上单调性相反． 【常见判断方法】方法一 定义法使用情景：一般函数类型解题模板：第一步 取值定大小：设任意，且； 第二步 作差：；第三步 变形（合并同类项、通分、分解因式、配方等）； 第四步 定符号； 第五步 得出结论. 【例1】 判断并证明：21()1f x x =+在(,0)-∞上的单调性．12,x x D ∈12x x <12()()f x f x -x 的取值范围是( )A ．(8，＋∞)B ．(8,9]C ．[8,9]D ．(0,8)[方法技巧]用单调性求解与抽象函数有关不等式的策略(1)在求解与抽象函数有关的不等式时，往往是利用函数的单调性将“f ”符号脱掉，使其转化为具体的不等式求解．此时应特别注意函数的定义域．(2)有时，在不等式一边没有符号“f ”时，需转化为含符号“f ”的形式．如若已知f (a )＝0，f (x －b )<0，则f (x －b )<f (a )．应用(三) 求参数的取值范围[例5] (1)如果函数f (x )＝ax 2＋2x －3在区间(－∞，4)上是单调递增的，则实数a 的取值范围是( ) A.⎝⎛⎭⎫－14，＋∞ B.⎣⎡⎭⎫－14，＋∞ C.⎣⎡⎭⎫－14，0 D.⎣⎡⎦⎤－14，0(2)设函数f (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧－x 2＋4x ，x ≤4，log 2x ，x >4.若函数y ＝f (x )在区间(a ，a ＋1)上单调递增，则实数a 的取值范围是( )A ．(－∞，1]B ．[1,4]C ．[4，＋∞)D ．(－∞，1]∪[4，＋∞)[易错提醒](1)若函数在区间[a ，b ]上单调，则该函数在此区间的任意子区间上也是单调的．(2)对于分段函数的单调性，除注意各段的单调性外，还要注意衔接点的取值．【变式练习3】1．函数f (x )＝|x －2|x 的单调减区间是( )A ．[1,2]B ．[－1,0]C ．[0,2]D ．[2，＋∞)2．已知函数y ＝f (x )是R 上的偶函数，当x 1，x 2∈(0，＋∞)，x 1≠x 2时，都有(x 1－x 2)·[f (x 1)－f (x 2)]<0.设a ＝ln 1π，b ＝(ln π)2，c ＝ln π，则( ) A ．f (a )>f (b )>f (c )B ．f (b )>f (a )>f (c )C ．f (c )>f (a )>f (b )D ．f (c )>f (b )>f (a )3．定义在R 上的奇函数y ＝f (x )在(0，＋∞)上单调递增，且f ⎝⎛⎭⎫12＝0，则满足f log 19x >0的x 的集合为________．随堂检测1．已知f (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧(2－a )x ＋1，x <1，a x ，x ≥1，满足对任意x 1≠x 2，都有f (x 1)－f (x 2)x 1－x 2>0成立，那么a 的取值范围是________．2．讨论函数f (x )＝x ＋a x(a >0)的单调性．。

函数单调性的判断或证明方法
一、判断函数单调性
1.首先要求出函数的导数，再当x取不同值时，比较变化值得正负，
若正负总变化，则函数具有单调性；
2.若存在极值点，则极值点左右两侧的切线斜率不同，极值点左右两
侧分别是函数的上函数和下函数，是函数的单调递增或单调递减；
3.画函数的图象，若图象逐渐上升或逐渐下降，则此函数称为单调函数；
4.举一反三：若函数是单调递减函数，则函数的导数是负值。

二、证明函数的单调性
1.当函数的一阶导数存在时，根据函数的单调性定理：函数f(x)在
区间(a,b)上单调，当且仅当f'(x)在该区间从-∞到+∞的变化；
2.若存在极值点，则用函数的极值定理：f(x)在(a,b)中具有极值点，当且仅当f'(x)在该区间中取0；
3.若存在拐点，则用函数的拐点定理：f(x)在(a,b)中具有拐点时，
f'(x)在该区间取任意值；
4.若极值点或拐点右边的切线斜率大于左边的切线斜率，则函数单调
递增，否则函数单调递减。