内容正文:
§2.2 函数的单调性与最值
第二章 函数概念与基本初等函数Ⅰ
考纲要求 考纲研读
1.理解函数的单调性、最大值、最小值及其几何意义;
2.会运用函数图象理解和研究函数的单调性. 1.利用函数的单调性求单调区间、比较大小、解不等式、求变量的取值是历年高考考查的热点.
2.利用函数的单调性求最值,及利用它们求参数取值范围问题是重点,也是难点.
3.题型以选择题和填空题为主,与导数交汇命题则会以解答 题的形式出现.
f(x1)<f(x2)
f(x1)>f(x2)
上升的
下降的
2.单调区间的定义
如果函数y=f(x)在区间D上 或 ,那么就说函数y=f(x)在这一区间具有(严格的)单调性, 叫做y=f(x)的单调区间.
单调递增
单调递减
区间D
3.在区间D上,两个增函数的和仍是增函数,两个减函数的和仍是减函数.
练习 :试讨论函数 f(x)= (a≠0)在(-1,1)上的单调性.
解 方法一 设-1<x1<x2<1,
由于-1<x1<x2<1,所以x2-x1>0,x1-1<0,x2-1<0,
故当a>0时,f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2),函数f(x)在(-1,1)上单调递减;
当a<0时,f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)<f(x2),函数f(x)在(-1,1)上单调递增.
当a>0时,f ′(x)<0,函数f(x)在(-1,1)上单调递减;
当a<0时,f ′(x)>0,函数f(x)在(-1,1)上单调递增.
证明:在R上任取两个实数x1,x2并设x1>x2,
则f(x1)-f(x2)=f(x1-x2+x2)-f(x2)
=f(x1-x2)+f(x2)-f(x2)=f(x1-x2).
又∵当x>0时,f(x)<0,
而x1-x2>0,∴f(x1-x2)<0,即f(x1)<f(x2),
∴f(x)在R上为减函数.
C
求函数单调区间
(2)设函数f(x)= g(x)=x2f(x-1),则函数g(x)的单调递减区间
是______.
[0,1)
该函数图象如图所示,其单调递减区间是[0,1).
A
1.函数y=x-|1-x|的单调增区间为 .
(-∞,1]
2.函数f(x)=log2(x2-1)的单调减区间为 .
(-∞,-1)
确定函数单调性的四种方法
(1)定义法:先求定义域,再利用单调性定义.
(2)导数法:适用于初等函数、复合函数等可以求导的函数.
(3)图象法:由图象确定函数的单调区间需注意两点:一是单调区间必须是函数定义域的子集;二是图象不连续的单调区间要分开写,用“和”或“,”连接,不能用“∪”连接.
(4)性质法:利用函数单调性的性质,尤其是利用复合函数“同增异减”的原则时,需先确定简单函数的单调性.
方法提炼
D
(1)当a=0时,f(x)=2x-3,在定义域R上是单调递增的,故在(-∞,4)上单调递增;
因为f(x)在(-∞,4)上单调递增
利用函数的单调性求参数或参数的取值范围,解题思路为视参数为已知数,依据函数的图象或单调性定义,确定函数的单调区间,与已知单调区间比较求参.
已知函数的单调性确定参数的值或范围要注意以下两点:
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.
D
解析 (1)作出函数f(x)的图象如图所示,由图象可知f(x)在(a,a+1)上单调递增,需满足a≥4或a+1≤2,即a≤1或a≥4,故选D.
又函数f(x)在(-∞,-1)上是减函数,所以f(x1)-f(x2)>0.
由于x1<x2<-1,∴x1-x2<0,x1+1<0,x2+1<0,
∴a+1<0,即a<-1.故a的取值范围是(-∞,-1).
(-∞,-1)
比较函数值的大小
例5 (1)设f(x)是定义域为R的偶函数,且在(0,+∞)上单调递减,则
C
解析 f(x)为偶函数且在(0,+∞)上单调递减,
又log34>1,0< < <1,
∴f(log34)< < ,
(2)(2020·全国Ⅰ)若2a+log2a=4b+2log4b,则
A.a>2b B.a<2b C.a>b2 D.a<b2
B
解析 由指数和对数的运算性质可得2a+log2a=4b+2log4b=22b+log2b.
令f(x)=2x+log2x,则f(x)在(0,+∞)上单调递增,
又∵22b+log2b<22b+log2b+1=22b+log22b,∴2a+log2a<22b+log22b,
即f(a)<f(2b),∴a<2b.
[高考改编题