函数的单调性与最值(讲义)
- 格式:docx
- 大小:1.90 MB
- 文档页数:20
函数的单调性与最值(讲义)
函数的单调性与最值
【知识要点】
1.函数的单调性
(1)单调函数的定义
增函数减函数
定义一般地,设函数f(x)的定义域为I:如果对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值
x1,x2
当x1 有f(x1) 那么就说函数 f(x)在区间D上 是增函数 当x1 有f(x1)>f(x2), 那么就说函数 f(x)在区间D 上是减函数 图象 描述自左向右看图 象是上升的自左向右看图象是下降的 (2)单调区间的定义 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)在这一区间具有(严格的)单调性,区间D叫做函数y=f(x)的单调区间. (3)判断函数单调性的方法 ①根据定义;②根据图象;③利用已知函数的增减性;④利用导数;⑤复合函数单调性判定方法。 2.函数的最值 前提设函数y=f(x)的定义域为I,如果存 在实数M满足 条件(1)对于任意x∈I, 都有f(x)≤M; (2)存在x0∈I,使 得f(x0)=M. (3)对于任意 x∈I,都有 f(x)≥M; (4)存在x0∈I,使 得f(x0)=M. 结论M为最大值M为最小值 求函数最值的方法: ①若函数是二次函数或可化为二次函数型的函数,常用配方法; ②利用函数的单调性求最值:先判断函数在给定区间上的单调性,然后利用单调性求最值; ③基本不等式法:当函数是分式形式且分子、分母不同次时常用此法。 ①这些函数走势是什么?在什么范围上升,在什么区间下降? ②如何理解图象是上升的?如何用自变量的大小关系与函数值的大小关系表示函数的增减性? ③定义:一般地,设函数f(x)的定义域为I,如果对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值x1、x2,当x1 几何意义:增函数的从左向右看, 图象是的。 ④定义:一般地,设函数f(x)的定义域为I,如果对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值x1、x2,当x1 几何意义:减函数的从左向右看, 图象是的. 例如图是定义在区间[-5,5]上的函数y=f(x), 根据图象说出函数的单调区间,以及在每一单调区间上,它是增函数还是减函数? 解:函数y=f(x)的单调区间是[-5,2),[-2,1),[1,3),[3,5].其中函数y=f(x)在区间[-5,2),[1,3)上是减函数,在区间[-2,1),[3,5]上是增函数. 点评:图象法求函数单调区间的步骤是第一步:画函数的图象;第二步:观察图象,利用函数单调性的几何意义写出单调区间. 【典例精讲】 题型一函数单调性的判定与证明 (1)单调性的证明 ①函数单调性的证明的最基本方法是依据函数单调性的定义来进行,其步骤如下: 第一步:设元,即设x1,x2是该区间内的任意两个值,且x1<x2; 第二步:作差,即作差f(x1)-f(x2); 第三步:变形,即通过因式分解、配方、有理化等方法,向有利于判断差的符号的方向变形; 第四步:判号,即确定f(x1)-f(x2)的符号,当符号不确定时,可以进行分类讨论; 第五步:定论,即根据单调性的定义作出结论. 其中第三步是关键,在变形中一般尽量化成几个最简因式的乘积或几个完全平方的形式. ②利用单调性定义的等价形式证明: 设x1,x2∈[m,n],x1≠x2,那么 (x1-x2)[f(x1)-f(x2)]>0⇔f(x1)-f(x2) x1-x2 > 0⇔f(x)在区间[m,n]上是增函数; (x1-x2)[f(x1)-f(x2)]<0⇔f(x1)-f(x2) x1-x2 < 0⇔f(x)在区间[m,n]上是减函数.(2)复合函数y=f(g(x))的单调性: g( x)f(x ) f(g( x)) 增增增增减减 减增减 减减增 复合函数的单调性可简记为“同增异减”,即内层函数g(x)与外层函数f(x)的单调性相同时y =f(g(x))是增函数,单调性相反时y=f(g(x))是减函数. (3)判断复合函数单调性的步骤:以复合函数y=f(g(x))为例.可按下列步骤操作: ①将复合函数分解成基本初等函数:y=f(t),t=g(x);②分别确定各个函数的定义域; ③分别确定分解成的两个基本初等函数的单调区间;④若两个基本初等函数在对应的区间上的单调性是同增或同减,则y=f(g(x))为增函数;若为一增一减,则y=f(g(x))为减函数. 例1 用定义法求证函数3 在R为增函数 () f x x 变式 1 用定义法求证函数()21 =+在(0,)+∞增函 f x x 数 变式2 证明:函数2 ()1 =+在定义域上是减函 f x x x 数 例2 求函数y=x2+x-6的单调区间.