函数的单调性和奇偶性(附答案)
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函数的单调性和奇偶性 一、学习目标 1.理解函数的单调性概念,能根据函数单调性定义证明函数在给定区间上的增减性。
2.会判定函数的单调性,会求单调区间。 3.准确掌握一次函数、二次函数的单调性。 4.解奇函数、偶函数的概念及图像物征,能判断某些函数的奇偶性; 二、例题分析 第一阶梯 [例1]什么叫函数f (x)在区间[a,b]上是增函数(减函数)? [解] 设任意的x1,x2∈[a,b],当x1区间[a,b]上是增函数。
设任意的x1,x2∈[a,b],当x1f(x2),都有f(x1)>f(x2),那么就说f(x)在区间
[a,b] 上是减函数。 [评注] 1.f(x)在某个区间上是增函数或减函数,那么就说函数f(x)在这一区间具有(严格的)单调性,
这一区间叫做f(x)的单调区间。 2.函数的单调性相对于区间而言,这个区间当然是函数定义域的子集。
例如,的定义域A=(-∞,0)∪(0,+∞),那么,下列说法正确的是
(把正确说法的代号都填上) ①f(x)在其定义域A上是增函数 ②f(x)是单调函数 ③f(x)在区间(-∞,0)上是增函数 ④f(x)在区间(0,+∞)上是减函数 ⑤f(x)的单调增区间有(-∞,0),(0,+∞) 答:正确说法是③、⑤,其它说法都是错误的,我们着重论证说法①是错误的:设x1=1,x2=1,则x1,
x2∈A,但
[例2]怎样根据函数单调性定义,证明函数的增减性?试举一例。 [解]根据单调性定义证明函数增减性的步骤是: (1)设x1,x2:即设x1、x2是该区间上的任意二值,且x1(2)比较f(x1)和f(x2)的大小:通常采用作差法,即作差f(x1)-f(x2),变形,定号。
(也可以用“作商”等其它比较法) (3)作出结论:根据单调性定义,作出增函数或减函数的结论。
例:根据函数单调性定义证明在区间(0,2]上是减函数。 证明:设0
由 ; 由 ∴由①得,f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2)。
∴ 在区间(0,2)上是减函数。 [例3]怎样判别函数的单调性?举例说明。 【解】目前应该学会判断单调性的三个判别法: 1、定义法:根据增函数、减函数的定义来判别。例如,判别函数
的单调性: 根据定义,先取x2>x1>0,作差
这里的△f是函数改变量f(x2)-f(x1)的记号。函数f(x)的单调性由△f的符号来确定,而△f的符号
来确定, △f的符号由因式x1x2—4来确定:显然x=2是分界点,当x1,x2∈(0,2)时,x1x2-4<0,从
而△f<0, 即f(x2)时,x1x2-4>0,从而
△f>0,即f(x2)>f(x1), 所以f(x)在[2,+∞]上是增函数。这就是“定义法”,我们根据增减性定义,求
得了:
函数 的单调区间:(0,2)是减区间,[2,+∞]是增区间。 2、图象法:在直角坐标系中,函数y=f(x)在某一区间上从左到右图象上升,则f(x)在该区间上是增函数;
相反,图象下降,则f(x)是减函数。简言为“升增降减”。例如求二次函数f(x)=-x2+4x+1的单调性。
因此f(x) 的图象是开口向下的抛物线,其最高的横坐标为2,在(-∞,2)上图象上升,在[2,+∞]上图
象下降, 所以f(x)的单调增区间是(-∞,2),单调减区间是[2,+∞]。 3、复合法:其判别法则是增函数的增函数是增函数;增函数的减函数是减函数;减函数的增函数是减函
数; 减函数的减函数是增函数。 简言为:增·增增;增·减减; 减·增减;减·减增。 可类比乘法符号法则来记忆: (+)·(+)=(+);(+)·(-)=(-); (-)·(+)=(-);(-)·(-)=(+);
例如,求函数的单调性。 解:先作复合映射
函数u=x2-2x在(-∞,0)上是减函数,且u∈[0,+∞];而函数在[0,+∞]上是增函数,
因为减函数的增函数是减函数,所以函数在(-∞,0]上是减函数。 同理,可得函数在[2,+∞]上是增函数。 【评注】 函数单调性的主要问题是求函数的单调区间和增减性。上面指出的三个判别法──定义法、图象法和
复合法 就是求单调递增区间或递减区间的基本方法。
第二阶梯 [例4]根据函数单调性定义,证明函数上是增函数。 【证明】设x2>x1≥2,则
[例5]根据函数单调性定义,证明函数在定义域上是减函数。 【证明】由3-x≥0得x≤3, ∴函数f(x)的定义域是(-∞,3]
设,则
……① ∵x1∴ ,
∴由①得 ∴ 在其定义域(-∞,3)上是减函数。 【评注】 要注意严格按“定义法”证明的三步骤进行:在第一步中,应设,如果设成“x1
成“x1的形式,本题在①处
用 了“分子有理化”的技巧!应注意学会:
(这里是慢镜头)。 在第三步中,一定要根据定义作出明确的结论。 [例6]试总结下列函数的单调性:
(1) (2) 【解】 (1)当k>0时,f(x)在(-∞,+∞)上是增函数;当k<0时,f(x)在(-∞,+∞)上是减函数。
(2)当a>0,g(x)在(-∞, )上是减函数,在[ ,+∞]上是增函数。
第三阶段 [例7]求下列函数的单调区间,并指出增减性(不要求证明): (1) ; (2) 。 【探路】化归为基本函数,用复合法解(1);用图象法解(2)。 【解】
(1)函数的定义域是 ,根据函数 和的单调性,得函数
的单调递增区间是: 。 的单调递增区间是: 。 (2)函数 的定义域是 。作出该函数的图象如图1中的实线。由图可知:
函数的单调递减区间是: ;单调递增区间
是: 。 【评注】 求函数的单调区间有定义法、图象法、复合法,把复杂的函数化归为基 本 函数的性质和图象来解决。但要注意选择快法,如本例之(2)用图象法是 “快法”。其中画图只需画草图,一分钟即可画出。如用“复合法”解(2) 也可以成功,但很慢,且容易求错。
例8:已知函数上是增函数,求实数a的取值范围。 【探路】 画出二次函数的草图,用二次函数的单调界点来列a的不等式。
【解】如草图2,抛物线顶点横坐标为 ,函数是增函数的条件是 , 解得a的取值范围:a≤2。 [例9]根据函数单调性定义,证明函数上是减函数。 【探路】 严格按照“根据定义证明单调性”的三个步骤来证明,特别注意难点是的“定号”。
由于 ,需证恒为正数,于是想到配方:
但x1x2的符号不定,所以思路受阻,进而自我调节,产生各种思路: 思路一:分类讨论。 思路二:重新配方,看能否不分类就能确定符号。 【证法一】 任取x1
其中 的符号: 当x1x2≥0时,由x1当x1x2<0时,由-x1x2>0 ∴对任意的x1又由 ∴, ∴函数上是减函数。 【证法二】我们只证明:当x1
当且仅当时,即x1=x2=0时,上式等于零。因为x1≠x2,所以恒成立。 【评注】 本题的证明方法一──分类法是排除解题受阻的一个通法。由于分类标准的不同,本题有许多证法,
请你发现几个不同的分类证法。 本题证明方法二是反分类,是本题最简捷的证法。
由本题可知,任意不等二实数a,b,恒有。 [例10]判断函数 的奇偶性。 思路分析: 该题为分段函数,可分x<0和x>0两部分考察 的关系,从而
确定函数的奇偶性。
解:∵函数 的定义域
综上,对任意x∈(-∞,0)U(0,+∞)均有f(-x)=-f(x),所以函数f(x)为奇函数。
说明:本题关键要分段研究f(-x)与f(x)的关系。
[例11]证明函数 思路分析: 证明
证明:函数的定义域为实数,且 三、检测题 1.函数y=(2k+1)x-1在R上是减函数,则( )
A. B. C. D. 2.下列函数中,在区间(0,1)上是增函数的是( )
A. B. C. D. 3.下列说法中,正确的是( )
A.y= 是减函数 B.y= (-1,0)∪(0,1)上是减函数 C. y= (-∞,0)∪(0,+∞)上分别是减函数 D. y= (0,+∞)上是减函数 4.函数f (x)=x2+2(a-1)x在区间(-∞,4)上是减函数,那么实数a的取值范围是( )
A.a≥3 B.a≤-3 C.a≤5 D.a=3
5.函数y= 的单调递减区间是 。
6.函数y= 的单调递减区间是 。 7.函数y= 在(0,1)上是增函数,则K的取值范围是 。