内容正文:
第11节 导数与函数的单调性
文数
[考纲展示]
了解函数的单调性与导数的关系;能利用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间(其中多项式函数不超过三次).
文数
积累必备知识
提升关键能力
文数
积累必备知识
知识梳理
函数的单调性与导数的关系
函数y=f(x)在某个区间内可导,
(1)若f′(x)>0,则f(x)在这个区间内是 ;
(2)若f′(x)<0,则f(x)在这个区间内是 ;
(3)若恒有f′(x)=0,则f(x)在这个区间内是 .
增加的
减少的
常数函数
文数
重要结论
函数f(x)在(a,b)内可导,且f′(x)在(a,b)任意子区间内都不恒等于0.当x∈(a,b)时,
f′(x)≥0⇔函数f(x)在(a,b)上是增加的;
f′(x)≤0⇔函数f(x)在(a,b)上是减少的.
文数
基础自测
答案:(1)× (2)√ (3)×
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”).
(1)若函数f(x)在(a,b)内单调递增,那么一定有f′(x)>0.( )
(2)如果函数f(x)在某个区间内恒有f′(x)=0,则f(x)在此区间内没有单调性.( )
(3)f′(x)>0是f(x)为增函数的充要条件.( )
解析:(1)f(x)在(a,b)内单调递增,则有f′(x)≥0.
(3)f′(x)>0是f(x)为增函数的充分不必要条件.
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A
2.函数f(x)=x2-2ln x的单调递减区间是( )
(A)(0,1) (B)(1,+∞)
(C)(-∞,1) (D)(-1,1)
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C
3.函数f(x)的导函数f′(x)有下列信息:
①f′(x)>0时,-1<x<2;
②f′(x)<0时,x<-1或x>2;
③f′(x)=0时,x=-1或x=2.
则函数f(x)的大致图像是( )
解析:由已知知f(x)在(-1,2)上递增,在(-∞,-1)和(2,+∞)上递减,故选C.
文数
4.函数f(x)=cos x-x在(0,π)上的单调性是( )
(A)先增后减
(B)先减后增
(C)增加的
(D)减少的
D
解析:f′(x)=-sin x-1<0,
所以f(x)在(0,π)上是减少的.故选D.
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5.若函数f(x)=ln x-ax在区间(1,+∞)上是增加的,则a的取值范围是
.
答案:(-∞,0]
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提升关键能力
考点一 利用导数研究函数的单调性(综合性)
多维探究
角度一 不含参数函数的单调性
[例1] 已知函数f(x)=(x-1)ln x-x2+2x-1.判断函数的单调性.
文数
反思归纳
(1)利用导数判断函数单调性的步骤:
①确定函数f(x)的定义域;
②求f′(x);
③在定义域内解不等式f′(x)>0,得单调递增区间,函数f(x)在此区间内是增加的;
④在定义域内解不等式f′(x)<0,得单调递减区间,函数f(x)在此区间内是减少的.
(2)若所求函数的单调区间不止一个时,这些区间不能用“∪”及“或”连接,只能用“,”“和”隔开.
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角度二 含参数函数的单调性
文数
(2)若a>0,讨论函数f(x)的单调性.
文数
文数
[对点训练2] 已知函数f(x)=(x-2)·ex+a(x-1)2.讨论f(x)的单调性.
解:f′(x)=(x-1)ex+2a(x-1)=(x-1)(ex+2a).
(1)若a≥0,
则当x∈(-∞,1)时,f′(x)<0;
当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,
所以f(x)在(-∞,1)上是减少的,在(1,+∞)上是增加的.
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反思归纳
(1)研究含参数的函数的单调性,要依据参数对不等式解集的影响进行分类讨论.
(2)划分函数的单调区间时,要在函数定义域内划分,还要确定导数为0的点和函数的间断点.
文数
考点二 导数在函数单调性中的应用(综合性、应用性)
[例3] (1)已知f(x)是定义在区间(0,+∞)内的函数,其导函数为f′(x),且不等式xf′(x)<2f(x)恒成立,则( )
(A)4f(1)<f(2) (B)4f(1)>f(2)
(C)f(1)<4f(2) (D)f(1)>4f(2)
文数
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反思归纳
利用导数比较大小,其关键在于利用题目条件构造辅助函数,把比较大小的问题转化为先利用导数研究函数的单调性,再根据单调性比较大小.
文数
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(2)(2021·八省市新高考适应性考试)已知a<5且ae5=5ea,b<4且be4=4eb,
c<3且ce3=3ec,则( )
(A)c<b<a (B)b<c<a
(C)a<c<b (D)a<b<c
文数
考点三 已知函数的单调性求参数的范围(综合性)
文数
(2)若函数h(x