函数的单调性经典习题

函数的单调性（一）一、选择题：1．在区间(0，＋∞)上不是增函数的函数是（ ）A ．y =2x ＋1B ．y =3x 2＋1C ．y =x2D ．y =2x 2＋x ＋12．函数f (x )=4x 2－mx ＋5在区间［－2，＋∞］上是增函数，在区间(－∞，－2)上是减函数，则f (1)等于 （ ） A ．－7 B ．1 C ．17 D ．25 9．函数)2()(||)(x x x g x x f -==和的递增区间依次是（ ）A ．]1,(],0,(-∞-∞B ．),1[],0,(+∞-∞C ．]1,(),,0[-∞+∞D ),1[),,0[+∞+∞10．已知函数()()2212f x x a x =+-+在区间(]4,∞-上是减函数，则实数a 的取值范围是（ ） A ．a ≤3 B ．a ≥－3 C ．a ≤5 D ．a ≥3二、填空题：13．函数y =(x －1)-2的减区间是___ _．14．函数y =x －2x -1＋2的值域为__ ___． 15、设()y f x=是R 上的减函数，则()3y f x =-的单调递减区间为 .16、函数f (x ) = ax 2＋4(a ＋1)x －3在[2，＋∞]上递减，则a 的取值范围是__ ． 三、解答题：17．f (x )是定义在( 0，＋∞)上的增函数，且f (yx) = f (x )－f (y ) （1）求f (1)的值．（2）若f (6)= 1，解不等式 f ( x ＋3 )－f (x1) ＜2 ．18．函数f (x )=－x 3＋1在R 上是否具有单调性？如果具有单调性，它在R 上是增函数还是减函数？试证明你的结论．19．试讨论函数f (x )=21x -在区间［－1，1］上的单调性．20．设函数f (x )=12+x －ax ，(a ＞0)，试确定：当a 取什么值时，函数f (x )在0，＋∞)上为单调函数．21．已知f (x )是定义在(－2，2)上的减函数，并且f (m －1)－f (1－2m )＞0，求实数m 的取值范围．22．已知函数f (x )=xax x ++22，x ∈［1，＋∞］（1）当a =21时，求函数f (x )的最小值； （2）若对任意x ∈[1，＋∞)，f (x )＞0恒成立，试求实数a 的取值范围．参考答案一、选择题： CDBBD ADCCA BA二、填空题：13. (1，＋∞)， 14. (－∞，3)，15.[)3,+∞， ⎥⎦⎤ ⎝⎛-∞-21,三、解答题：17.解析：①在等式中0≠=y x 令，则f (1)=0．②在等式中令x=36，y=6则.2)6(2)36(),6()36()636(==∴-=f f f f f 故原不等式为：),36()1()3(f xf x f <-+即f [x (x ＋3)]＜f (36)，又f (x )在(0，＋∞)上为增函数，故不等式等价于：.23153036)3(00103-<<⇒⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧<+<>>+x x x x x18.解析： f (x )在R 上具有单调性，且是单调减函数，证明如下：设x 1、x 2∈(－∞，＋∞)， x 1＜x 2 ，则f (x 1)=－x 13＋1， f (x 2)=－x 23＋1．f (x 1)－f (x 2)=x 23－x 13=(x 2－x 1)(x 12＋x 1x 2＋x 22)=(x 2－x 1)［(x 1＋22x )2＋43x 22］．∵x 1＜x 2，∴x 2－x 1＞0而(x 1＋22x )2＋43x 22＞0，∴f (x 1)＞f (x 2)．∴函数f (x )=－x 3＋1在(－∞，＋∞)上是减函数．19.解析： 设x 1、x 2∈－1，1］且x 1＜x 2，即－1≤x 1＜x 2≤1．f (x 1)－f (x 2)=211x -－221x -=2221222111)1()1(x x x x -+----=2221121211))((x x x x x x -+-+-∵x 2－x 1＞0，222111x x -+-＞0，∴当x 1＞0，x 2＞0时，x 1＋x 2＞0，那么f (x 1)＞f (x 2)． 当x 1＜0，x 2＜0时，x 1＋x 2＜0，那么f (x 1)＜f (x 2)．故f (x )=21x -在区间［－1，0］上是增函数，f (x )=21x -在区间［0，1］上是减函数．20.解析：任取x 1、x 2∈0，＋)∞且x 1＜x 2，则f (x 1)－f (x 2)=121+x －122+x －a (x 1－x 2)=1122212221+++-x x x x －a (x 1－x 2)=(x 1－x 2)(11222121++++x x x x －a )(1)当a ≥1时，∵11222121++++x x x x ＜1，又∵x 1－x 2＜0，∴f (x 1)－f (x 2)＞0，即f (x 1)＞f (x 2)∴a ≥1时，函数f (x )在区间［0，＋∞)上为减函数． (2)当0＜a ＜1时，在区间［0，＋∞］上存在x 1=0，x 2=212a a-，满足f (x 1)=f (x 2)=1 ∴0＜a ＜1时，f (x )在［０，＋)∞上不是单调函数 注： ①判断单调性常规思路为定义法； ②变形过程中11222121++++x x x x ＜1利用了121+x ＞|x 1|≥x 1;122+x ＞x 2；③从a 的范围看还须讨论0＜a ＜1时f (x )的单调性，这也是数学严谨性的体现．21.解析： ∵f (x )在(－2，2)上是减函数∴由f (m －1)－f (1－2m )＞0，得f (m －1)＞f (1－2m )∴⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧<<<-<<-⎪⎩⎪⎨⎧-<-<-<-<-<-32232131211,2212212m m m m m m m 即 解得3221<<-m ，∴m 的取值范围是(－32,21)22.解析： (1)当a =21时，f (x )=x ＋x21＋2，x ∈1，＋∞) 设x 2＞x 1≥1，则f (x 2)－f (x 1)=x 2＋1122121x x x --=(x 2－x 1)＋21212x x x x -=(x 2－x 1)(1－2121x x )∵x 2＞x 1≥1，x 2－x 1＞0，1－2121x x ＞0，则f (x 2)＞f (x 1) 可知f (x )在［1，＋∞)上是增函数．∴f (x )在区间［1，＋∞)上的最小值为f (1)=27． (2)在区间［1，＋∞)上，f (x )=xax x ++22＞0恒成立⇔x 2＋2x ＋a ＞0恒成立设y =x 2＋2x ＋a ，x ∈1，＋∞)，由y =(x ＋1)2＋a －1可知其在[1，＋∞)上是增函数， 当x =1时，y min =3＋a ，于是当且仅当y min =3＋a ＞0时函数f (x )＞0恒成立．故a ＞－3．。

数学导数单调性练习题
1. 计算函数 \( f(x) = x^3 - 3x^2 + 2 \) 的导数，并判断其单调性。

2. 已知函数 \( g(x) = e^x - 1 \)，求其导数，并分析其在实数域上的单调性。

3. 对于函数 \( h(x) = \ln(x) + x \)，求导数并讨论其在定义域内的单调性。

4. 考虑函数 \( F(x) = \frac{1}{x} \)，求其导数，并确定其在不同区间上的单调性。

5. 给定函数 \( G(x) = \sqrt{x} \)，求其导数，并分析其在非负实数域上的单调性。

6. 计算函数 \( H(x) = \sin(x) \) 的导数，并讨论其在不同区间上的单调性。

7. 对于函数 \( I(x) = \cos(x) \)，求其导数，并判断其在实数域上的单调区间。

8. 计算函数 \( J(x) = x^2 - 4x + 4 \) 的导数，并找出其单调递增和递减的区间。

9. 给定函数 \( K(x) = \frac{x^2 - 1}{x - 1} \)，求导数并讨论其在定义域内的单调性。

10. 对于函数 \( L(x) = x^4 - 4x^2 + 4 \)，求导数，并分析其在实数域上的单调性。

函数的单一性及典型习题一、函数的单一性1、定义：（1）设函数y f (x) 的定义域为A，区间 M A ，假如取区间 M 中的随意两个值x1, x2 ,当改变量x 2 x1时，都有f ( x 2) f ( x1 ) 0，那么就称函数y f ( x) 在区间M上是增函数，如图（1）当改变量x2x10 时，都有 f ( x2 ) f (x1) 0，那么就称函数y f (x) 在区间M上是减函数，如图（2）注意：函数单一性定义中的x1,x2有三个特点,一是随意性，二是有大小，三是同属于一个单一区间．2、稳固观点：1、定义的另一种表示方法假如关于定义域I内某个区间 D 上的随意两个自变量x1,x2,若f ( x1)f (x2 )0 即x1x2y，则函数 y=f(x)是增函数，若f ( x1 ) f ( x2 )0 即y0 ，则函数y=f(x)为减函数。

x1x2x x 判断题：①已知 f (x)11) f(2) ，因此函数 f ( x) 是增函数．由于 f (x②若函数 f ( x) 知足 f (2) f (3)则函数 f ( x) 在区间2,3 上为增函数．③若函数 f ( x) 在区间 (1,2] 和 (2,3) 上均为增函数，则函数 f ( x) 在区间 (1,3) 上为增函数．④ 因为函数1在区间,0),(0,) 上都是减函数，所以 f ( x)1 f ( x)在x x( ,0)(0, ) 上是减函数.经过判断题，重申几点：①单一性是对定义域内某个区间而言的，走开了定义域和相应区间就谈不上单一性．②关于某个详细函数的单一区间，能够是整个定义域( 如一次函数 ) ，能够是定义域内某个区间 ( 如二次函数 ) ，也能够根本不但一 ( 如常函数 ) ．③单一性是对定义域的某个区间上的整体性质，不可以用特别值说明问题。

④函数在定义域内的两个区间A,B 上都是增（或减）函数，一般不可以以为函数在A B 上是增（或减）函数．熟记以下结论，可快速判断函数的单一性．1．函数 y ＝－ f （ x ）与函数 y ＝ f （ x ）的单一性相反．12．当 f （ x ）恒为正或恒为负时，函数y ＝ f ( x)与 y ＝ f （ x ）的单一性相反．3．在公共区间内，增函数＋增函数＝增函数，增函数－减函数＝增函数等3．判断函数单一性的方法（ 1）定义法．（ 2）直接法．运用已知的结论，直接获得函数的单一性，如一次函数，二次函数的单调性均可直接说出．（ 3）图象法．例 1、证明函数 f ( x)1 ）是减函数．在（ 0， + x练习 1：证明函数f ( x) x 在 0,上是增函数．11 x例 2、设函数 f （x ）＝ x2 ＋ lg 1 x ,试判断 f （ x ）的单一性，并给出证明．例 3、求以下函数的增区间与减区间(1)y ＝ |x 2＋ 2x － 3| x 22x (2)y ＝1|1 |x(3)y ＝x 22x 3例 4、函数 f(x) ＝ ax 2－ (3a － 1)x ＋ a 2在 [－ 1，＋∞ ]上是增函数，务实数 a 的取值范围．例 5、已知二次函数 y ＝ f(x)(x ∈ R)的图像是一条张口向下且对称轴为 x ＝ 3 的抛物线，试比较大小：(1)f(6) 与 f(4)(2)f(2) 与 f( 15)例 6、 函数 f (x) ＝ | x | 和 g (x) ＝x (2 － x )的递加区间挨次是( )A. (, 0], ( , 1] B. ( , 0], [1, ) C. [0, ), ( , 1] D. [0, ), [1, )例 7、已知 a 、b 是常数且 a ≠ 0, f (x)ax 2 bx , 且 f ( 2) 0 , 并使方程 f ( x)x 有等根 .(1) 求 f (x ) 的分析式 ; (2) 能否存在实数 m 、 n (m n) , 使 f (x ) 的定义域和值域分别为[ m, n] 和 [ 2m, 2n] ?同步训练：一、选择题1．以下函数中，在区间（0，1）上为增函数的是2A ． y ＝ |x 2－ 1|B ． y ＝ xC ． y ＝ 2x 2－ x ＋ 1D ． y ＝ |x|＋ 12．假如奇函数 f （ x ）在区间［ 3， 7］上是增函数且最小值为5，那么 f （ x ）在区间［－ 7，－ 3］上是A. 增函数且最小值为－ 5 B ．增函数且最大值为－ 5 C ．减函数且最小值为－ 5D ．减函数且最大值为－53．若函数分析式为 y ＝ f （x ），则以下判断正确的选项是A 、若 f （ x ）在（－∞ ,0）和（ 0，＋∞）上均是增函数，则 f （ x ）在（－∞ ,0）∪（ 0,＋∞）上也是增函数B 、若 f （ x ）在（－∞ ,0）和（ 0，＋∞）上均是减函数，则f （ x ）在（－∞， 0）∪（ 0，＋∞）上也是减函数C 、若 f （x ）是偶函数，且在（ 0，＋∞）上是增函数，则 f （ x ）在（－∞， 0）上也是增函数D 、若 f （ x ）是奇函数，且在（ 0，＋∞）上是增函数，则 f （x ）在（－∞ ,0）上是增函数二、填空题4．已知函数 y ＝－ x 2＋ 2x ＋ 1 在区间 ［－ 3，a ］上是增函数， 则 a 的取值范围是 ______________ 5．设函数 y ＝ f （ x ）是定义在（－ 1，1）上的增函数，则函数 y ＝ f （ x 2－ 1）的单一递减区间是______________b6．若函数 y ＝ ax,y ＝－ x 在（ 0，＋∞）上都是减函数， 则函数（填单一性）．三、解答题 已知函数 f （ x ）的定义域为 R ，且知足 f （－ x ）＝c（ c 为常数）在［ a,b ］（a ＜ b ＝上是单一递减函数，判断并证明 性．f( x)＞ 0，又 g （ x ）＝ f （ x ）＋g （ x ）在［－ b,－ a ］上的增减课后稳固：1、利用函数单一性定义证明函数f(x) ＝－ x 3＋ 1 在 (－∞，＋∞ )上是减函数．2、.设 f ( x) 是定义在 R 上的函数， 对 m 、 n R 恒有f (mn)f ( m) f (n) ，且当 x0 时，0 f ( x) 1。

[基础巩固]1．(多选)下面四个选项，不正确的有( )A ．偶函数的图象一定与y 轴相交B ．奇函数的图象一定通过原点C ．偶函数的图象关于y 轴对称D ．既是奇函数又是偶函数的函数一定是f (x )＝0(x ∈R )．解析 偶函数的图象关于y 轴对称，但不一定与y 轴相交，如y ＝1x 2，故A 错误，C 正确．奇函数的图象关于原点对称，但不一定经过原点，如y ＝1x，故B 错误．若y ＝f (x )既是奇函数又是偶函数，由定义可得f (x )＝0，但未必x ∈R ，如f (x )＝1－x 2＋x 2－1，其定义域为{－1,1}，故D 错误．故选A 、C 、D.答案 ACD2．函数f (x )是定义在R 上的奇函数，当x ＞0时，f (x )＝－x ＋1，则当x ＜0时，f (x )的解析式为( )A ．f (x )＝－x ＋1B ．f (x )＝－x －1C ．f (x )＝x ＋1D ．f (x )＝x －1解析 设x ＜0，则－x ＞0.∴f (－x )＝x ＋1，又函数f (x )是奇函数．∴f (－x )＝－f (x )＝x ＋1，∴f (x )＝－x －1(x ＜0)．答案 B3．已知函数f (x )为奇函数，且当x ＞0时，f (x )＝x 2＋1x，则f (－1)＝________. 解析 当x ＞0时，f (x )＝x 2＋1x， ∴f (1)＝12＋11＝2. ∵f (x )为奇函数，∴f (－1)＝－f (1)＝－2.答案 －24．若f (x )为R 上的奇函数，给出下列四个说法：①f (x )＋f (－x )＝0；②f (x )－f (－x )＝2f (x )；③f (x )·f (－x )＜0；④f (x )f (－x )＝－1. 其中一定正确的为________．(填序号)解析 ∵f (x )在R 上为奇函数，∴f (－x )＝－f (x )．∴f (x )＋f (－x )＝f (x )－f (x )＝0，故①正确．f (x )－f (－x )＝f (x )＋f (x )＝2f (x )，故②正确．当x ＝0时，f (x )·f (－x )＝0，故③不正确．当x ＝0时，f (x )f (－x )分母为0，无意义，故④不正确． 答案 ①②5．函数f (x )＝x 3－x 图象的一部分如图所示，根据f (x )的奇偶性画出它在y 轴左侧的图象．解析 函数f (x )＝x 3－x 的定义域是R ，定义域关于坐标原点对称，对任意的x ∈R ，都有f (－x )＝(－x )3－(－x )＝－(x 3－x )＝－f (x )，∴f (x )＝x 3－x 是奇函数．∴函数的图象关于原点对称．将函数f (x )＝x 3－x 图象上位于y 轴右侧的部分作关于原点对称的对称图象，得函数f (x )＝x 3－x 在y 轴左侧的图象，如图所示．[能力提升]6．(2022·珠海模拟)已知f ()x 是R 上的偶函数，在(－∞，0]上单调递增，且f (2)＝0，则下列不等式成立的是( )A ．0<f ()1<f ()5<f ()－3B ．f ()5<f ()－3<0<f ()1C ．f ()－3<f ()－1<0<f ()1D ．f ()－3<0<f ()1<f ()5解析 因为f ()x 是R 上的偶函数，在(－∞，0]上单调递增，所以f ()x 在()0，＋∞上单调递减，f ()－3＝f (3)．又f (2)＝0，且1<2<3<5，f ()x 在(0，＋∞]上单调递减，所以f ()1>f ()2>f ()3>f ()5，即f ()5<f ()－3<0<f ()1.故选B.答案 B7．设奇函数f (x )在(0，＋∞)上为减函数，且f (1)＝0，则不等式f (x )－f (－x )x<0的解集为( )A ．(－1,0)∪(1，＋∞)B ．(－∞，－1)∪(0,1)C ．(－∞，－1)∪(1，＋∞)D ．(－1,0)∪(0,1)解析 因为f (x )为奇函数，f (x )－f (－x )x<0， 即f (x )x<0， 因为f (x )在(0，＋∞)上为减函数且f (1)＝0，所以当x >1时，f (x )<0.因为奇函数图象关于原点对称，所以在(－∞，0)上f (x )为减函数且f (－1)＝0，即x <－1时，f (x )>0.综上，使f (x )x<0的解集为(－∞，－1)∪(1，＋∞)． 答案 C8．已知函数f (x )＝x ＋m x 2＋nx ＋1是定义在(－1,1)上的奇函数，则常数m ，n 的值分别为________．解析 由题意知f (0)＝0，故得m ＝0.由f (x )是奇函数知f (－x )＝－f (x )，即－x x 2－nx ＋1＝－x x 2＋nx ＋1， ∴x 2－nx ＋1＝x 2＋nx ＋1，∴n ＝0.答案 0,09．已知偶函数f (x )在区间[0，＋∞)上单调增加，则满足f (2x －1)<f ⎝⎛⎭⎫13的x 取值范围是________．解析 偶函数f (x )在区间[0，＋∞)上单调递增，所以函数f (x )在区间(－∞，0]上单调递减．由于f (x )是偶函数，所以f (－x )＝f (x )，则f ⎝⎛⎭⎫－13＝f ⎝⎛⎭⎫13. 由f (2x －1)<f ⎝⎛⎭⎫13，得⎩⎪⎨⎪⎧ 2x －1≥0，2x －1<13①或⎩⎪⎨⎪⎧ 2x －1<0，2x －1>－13②， 解①得12≤x <23，解②得13<x <12. 综上，得13<x <23，故x 的取值范围是⎝⎛⎭⎫13，23. 答案 ⎝⎛⎭⎫13，2310．已知函数f (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧ －x 2＋2x ，x ＞0，0，x ＝0，x 2＋mx ，x ＜0是奇函数． (1)求实数m 的值；(2)若函数f (x )在区间[－1，a －2]上单调递增，求实数a 的取值范围． 解析 (1)设x ＜0，则－x ＞0，所以f (－x )＝－(－x )2＋2(－x )＝－x 2－2x .又f (x )为奇函数，所以f (－x )＝－f (x )．于是x ＜0时，f (x )＝x 2＋2x ＝x 2＋mx ，所以m ＝2.(2)要使f (x )在[－1，a －2]上单调递增，结合f (x )的图象知⎩⎪⎨⎪⎧a －2＞－1，a －2≤1，所以1＜a ≤3， 故实数a 的取值范围是(1,3]．[探索创新]11．设f (x )是定义在R 上的奇函数，且对任意a ，b ∈R ，当a ＋b ≠0时，都有f (a )＋f (b )a ＋b＞0.(1)若a ＞b ，试比较f (a )与f (b )的大小关系；(2)若f (1＋m )＋f (3－2m )≥0，求实数m 的取值范围．解析 (1)因为a ＞b ，所以a －b ＞0，由题意得f (a )＋f (－b )a －b＞0， 所以f (a )＋f (－b )＞0.又f (x )是定义在R 上的奇函数，所以f (－b )＝－f (b )，所以f (a )－f (b )＞0，即f (a )＞f (b )．(2)由(1)知f(x)为R上的增函数，因为f(1＋m)＋f(3－2m)≥0，所以f(1＋m)≥－f(3－2m)，即f(1＋m)≥f(2m－3)，所以1＋m≥2m－3，所以m≤4.所以实数m的取值范围为(－∞，4]．。