人教A版(2019)必修第一册3.2.1 单调性与最大(小)值 学案

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【新教材】3.2.1 单调性与最大(小)值(人教A 版)1、理解增函数、减函数的概念及函数单调性的定义;2、会根据单调定义证明函数单调性;3、理解函数的最大(小)值及其几何意义;4、学会运用函数图象理解和研究函数的性质.重点:1、函数单调性的定义及单调性判断和证明;2、利用函数单调性或图像求最值. 难点:根据定义证明函数单调性.一、 预习导入阅读课本76-80页,填写。

1.增函数、减函数的定义征图示2、单调性与单调区间如果函数y =f(x)在区间D 上是增函数或减函数,那么就说函数y =f(x)在这一区间上具有(严格的)________,区间D 叫做y =f(x)的________.[点睛] 一个函数出现两个或者两个以上的单调区间时,不能用“∪”连接,而应该用“,”连接.如函数y =1x 在(-∞,0),(0,+∞)上单调递减,却不能表述为:函数y =1x在(-∞,0)∪(0,+∞)上单调递减.3、函数的最大(小)值1.判断(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)所有的函数在其定义域上都具有单调性.( )(2)在增函数与减函数的定义中,可以把“任意两个自变量”改为“存在两个自变量”.( ) (3)任何函数都有最大值或最小值.( ) (4)函数的最小值一定比最大值小.( )2.函数y =f (x )的图象如图所示,其增区间是( )A .[-4,4]B .[-4,-3],[1,4]C .[-3,1]D .[-3,4]3.函数y =f (x )在[-2,2]上的图象如图所示,则此函数的最小值、最大值分别是( )A .-1,0B .0,2C .-1,2D.12,2 4.下列函数f (x )中,满足对任意x 1,x 2∈(0,+∞),当x 1<x 2时,都有f (x 1)>f (x 2)的是( ) A .f (x )=x 2B .f (x )=1xC .f (x )=|x |D .f (x )=2x +15.函数f (x )=2x,x ∈[2,4],则f (x )的最大值为______;最小值为________.题型一 利用图象确定函数的单调区间例1求下列函数的单调区间,并指出其在单调区间上是增函数还是减函数:(1)y=3x-2;(2)y=-1x .跟踪训练一1. 已知x ∈R,函数f(x)=x|x-2|,试画出y=f(x)的图象,并结合图象写出函数的单调区间. 题型二 利用函数的图象求函数的最值例2 已知函数y=-|x-1|+2,画出函数的图象,确定函数的最值情况,并写出值域.跟踪训练二1.已知函数f(x)={1x ,0<x<1,x,1≤x ≤2.(1)画出f(x)的图象;(2)利用图象写出该函数的最大值和最小值. 题型三 证明函数的单调性 例3 求证:函数f(x)=x+1x在区间(0,1)内为减函数.跟踪训练三 1.求证:函数f(x)=21x 在(0,+∞)上是减函数,在(-∞,0)上是增函数. 题型四 利用函数的单调性求最值 例4 已知函数f(x)=x+ 4x .(1)判断f(x)在区间[1,2]上的单调性;(2)根据f(x)的单调性求出f(x)在区间[1,2]上的最值. 跟踪训练四1.已知函数f(x)=6x−1(x ∈[2,6],)求函数的最大值和最小值.题型五 函数单调性的应用例5已知函数f(x)在区间(0,+∞)上是减函数,试比较f(a2-a+1)与f 34⎛⎫ ⎪⎝⎭的大小. 跟踪训练五1.已知g(x)是定义在[-2,2]上的增函数,且g(t)>g(1-3t),求t 的取值范围. 题型六 单调性最值的实际应用例6 “菊花”烟花是最壮观的烟花之一.制造时一般是期望在它达到最高点时爆裂.如果烟花距地面的高度h (单位:m )与时间t (单位:s )之间的关系为h (t )=-4.9t 2+14.7t+18,那么烟花冲出后什么时候是它爆裂的最佳时刻?这时距地面的高度是多少(精确到1m )? 跟踪训练六1. 某租赁公司拥有汽车100辆,当每辆车的月租金为3 000元时,可全部租出,当每辆车的月租金每增加50元时,未租出的车将会增加一辆,租出的车每辆每月需要维护费150元,未租出的车每辆每月需要维护费50元.(1)当每辆车的月租金为3 600元时,能租出多少辆?(2)当每辆车的月租金为多少元时,租赁公司的月收益最大?最大月收益是多少?1.f (x )对任意两个不相等的实数a ,b ,总有f (a )−f(b)a−b>0,则必有( )A.函数f(x)先增后减 B.函数f(x)先减后增C.函数f(x)是R上的增函数 D.函数f(x)是R上的减函数2.已知函数f(x)=-x2+4x+a,x∈[0,1],若f(x)的最小值为-2,则f(x)的最大值为( )A.-1 B.0C.1 D.23.已知函数f(x)=4x2-kx-8在区间(5,20)上既没有最大值也没有最小值,则实数k的取值范围是( ) A.[160,+∞) B.(-∞,40]C.(-∞,40]∪[160,+∞) D.(-∞,20]∪[80,+∞)4.若函数y=f(x)的定义域为R,且为增函数,f (1-a)<f(2a-1),则a的取值范围是。

5.f(x)是定义在[0,+∞)上的减函数,则不等式f(x)<f(-2x+8)的解集是____________.6.证明函数f(x)=-√x在定义域上为减函数.7.有一长为24米的篱笆,一面利用墙(墙最大长度是10米)围成一个矩形花圃,设该花圃宽AB为x米,面积是y平方米,(1)求出y关于x的函数解析式,并指出x的取值范围;(2)当花圃一边AB为多少米时,花圃面积最大?并求出这个最大面积?答案小试牛刀1.(1)×(2)×(3)×(4)√2-4.CC B3.1 1 2自主探究例1【答案】见解析【解析】(1)函数y=3x-2的单调区间为R,其在R 上是增函数. (2)函数y=- 1x的单调区间为(-∞,0),(0,+∞),其在(-∞,0)及(0,+∞)上均为增函数. 跟踪训练一【答案】单调增区间为(-∞,1],[2,+∞);单调减区间为[1,2] 【解析】f(x)=x|x-2|={x(x −2),x ≥2,x(2−x),x <2,图象如下图所示.由图象可知,函数的单调增区间为(-∞,1],[2,+∞);单调减区间为[1,2]. 例2 【答案】最大值为2,没有最小值.所以其值域为(-∞,2] 【解析】y=-|x-1|+2={3−x,x ≥1,x +1,x <1,函数图象如图所示由图象知,函数y=-|x-1|+2的最大值为2,没有最小值.所以其值域为(-∞,2]跟踪训练二【答案】(1)见解析 (2)最小值为f(1)=1,无最大值 【解析】(1)函数f(x)的图象如图所示.(2)由图象可知f(x)的最小值为f(1)=1,无最大值. 例3【答案】见解析【解析】证明:设x 1,x 2是区间(0,1)内的任意两个实数,且x 1<x 2,则f (x 1)-f (x 2)=(x 1+1x 1)−(x 2+1x 2)=(x 1-x 2)+x 2-x 1x 1x 2=(x 1-x 2)(1-1x 1x 2) =(x 1-x 2)(x 1x 2-1)x 1x 2. ∵0<x 1<x 2<1,∴x 1x 2>0,x 1x 2-1<0,x 1-x 2<0,∴f (x 1)-f (x 2)>0,即f (x 1)>f (x 2).故函数f(x)=x+1x 在区间(0,1)内为减函数. 跟踪训练三【答案】见解析【解析】 对于任意的x 1,x 2∈(-∞,0),且x 1<x 2,有f(x 1) -f(x 2)=1x 21-1x 22=x 22-x 21x 21x 22=x 2-x 1x 2+x 1x 21x 22. ∵x 1<x 2<0,∴x 2-x 1>0,x 1+x 2<0,x 21x 22>0.∴f (x 1)-f (x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2). ∴函数f (x)=1x 2在(-∞,0)上是增函数.对于任意的x 1,x 2∈(0,+∞),且x 1<x 2,有 f (x 1)-f(x 2)=x 2-x 1x 2+x 1x 21x22.∵0<x 1<x 2,∴x 2-x 1>0,x 2+x 1>0,x 21x 22>0. ∴f(x 1)-f(x 2)>0,即f(x 1)>f(x 2). ∴函数f(x)=1x 2在(0,+∞)上是减函数.例4 【答案】见解析【解析】(1)设x 1,x 2是区间[1,2]上的任意两个实数,且x 1<x 2,∵x 1<x 2,∴x 1-x 2<0.当1≤x 1<x 2≤2时,x 1x 2>0,1<x 1x 2<4, 即x 1x 2-4<0.∴f (x 1)>f (x 2),即f (x )在区间[1,2]上是减函数.(2)由(1)知f (x )的最小值为f (2),f (2)=2+ =4;f (x )的最大值为f (1).∵f (1)=1+4=5,∴f (x )的最小值为4,最大值为5.跟踪训练四 【答案】见解析则f (x 1)-f (x 2)=x 1-x 2+4x 1−4x 2=(x 1-x 2)(1-4x 1x 2)=(x 1-x 2)(x 1x 2-4)x 1x 2.【解析】设x 1,x 2是区间[2,6]上的任意两个实数,且x 1<x 2,则f(x 1)-f(x 2)=2x 1-1-2x 2-1=2[x 2-1-x 1-1]x 1-1x 2-1=2x 2-x 1x 1-1x 2-1.由2≤x 1<x 2≤6,得x 2-x 1>0,(x 1-1)(x 2-1)>0,于是f(x 1)-f(x 2) >0,即f(x 1)>f(x 2). 所以函数f(x)=2x -1是区间[2,6]上的减函数. 因此,函数f(x)=2x -1在区间[2,6]的两个端点处分别取得最大值与最小值,即在x =2时取得最大值,最大值是2,在x =6时取得最小值,最小值是0.4. 例5【答案】f (34)≥f(a 2-a+1).【解析】∵a 2-a+1=(a −12)2+34≥34,∴34与a 2-a+1都是区间(0,+∞)上的值. ∵f(x)在区间(0,+∞)上是减函数, ∴f (34)≥f(a 2-a+1).跟踪训练五【答案】t 的取值范围为(14,1].【解析】∵g(x)是[-2,2]上的增函数,且g(t)>g(1-3t),∴{-2≤t≤2,-2≤1-3t≤2,t >1−3t,即{-2≤t≤2,-13≤t ≤1,t >14,∴14<t ≤1.∴t 的取值范围为(14,1].例6【答案】t 的取值范围为(14,1].【解析】画出函数h (t )=-4.92x +14.7t+18的图象(图3.2-4).显然,函数图象的顶点就是烟花上升的最高点,顶点的横坐标就是烟花爆裂的最佳时刻,纵坐标就是这时距地面的高度。