内容正文:
第11节 利用导数研究函数的单调性
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核心素养
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1.结合实例,借助几何直观了解函数的单调性与导数的关系.
2.能利用导数研究函数的单调性.
3.会求函数的单调区间(其中多项式函数不超过三次)
1.利用导数判断或证明函数的单调性,发展逻辑推理和数学运算素养.
2.利用导数求函数的单调区间,提升逻辑推理和数学运算素养.
3.已知函数的单调性求参数的取值范围,提升逻辑推理和数学运算素养
利用导数研究函数的单调性是高考考查的热点内容,主要考查利用导数讨论函数的单调性,利用导数确定函数的单调区间、已知函数的单调性求参数的取值范围等,考查转化与化归、分类讨论、数形结合等思想方法.题型主要以解答题为主,属于中高档题
[要点梳理]
1.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 单调递增 ;
(2)若f′(x)<0,则f(x)在这个区间内 单调递减 ;
(3)若f′(x)=0,则f(x)在这个区间内是 常数函数 .
2.求函数单调区间的步骤
(1)求定义域.
(2)求导.
(3)由导数大于0求单调递增区间;由导数小于0求单调递减区间.
(文科)
1.f′(x)>0(或f′(x)<0)是f(x)在(a,b)内单调递增(或递减)的充分不必要条件;
2.若f(x)可导且f′(x)=0不恒成立,则f′(x)≥0(或f′(x)≤0)是f(x)在(a,b)内单调递增(或递减)的充要条件.
(理科)
1.利用导数求函数单调区间的方法
(1)当导函数不等式可解时,解不等式f′(x) >0或f′(x) <0求出单调区间.
(2)当方程f′(x)=0可解时,解出方程的实根,按实根把函数的定义域划分区间,确定各区间f′(x)的符号,从而确定单调区间.
(3)若导函数的方程、不等式都不可解,根据f′(x)结构特征,利用图象与性质确定f′(x)的符号,从而确定单调区间.
2.两个条件
(1)f′(x)>0是函数f(x)为增函数的充分不必要条件.
(2)f′(x)≤0是函数f(x)为减函数的必要不充分条件.
3.确定单调区间端点值的三个依据
(1)导函数等于零的点.
(2)函数不连续的点.
(3)函数不可导的点.
4.三点注意
(1)在函数定义域内讨论导数的符号.
(2)两个或多个增(减)区间之间的连接符号,不用“∪”,可用“,”或用“和”.
(3)区间端点可以属于单调区间,也可以不属于单调区间.
[自主诊断]
◆[思考辨析]
判断下列结论的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)f′(x)>0是f(x)为增函数的充要条件.( )
(2)函数的导数越小,函数的变化越慢,函数的图象就越“平缓”.( )
(3)如果函数f(x)在某个区间内恒有f′(x)=0,则f(x)在此区间内为常数函数.( )
(4)f(x)在(a,b)上单调递增与(a,b)是f(x)的单调递增区间意义不一样.( )
(文科)(5)在(a,b)内f′(x)≤0且f′(x)=0的根有有限个,则f(x)在(a,b)内是减函数.( )
(理科)(5)若函数f(x)在(a,b)内单调递增,那么一定有f′(x)>0.( )
答案: (1)× (2)× (3)√ (4)√ (文科)(5)√ (理科)(5)×
◆[教材改编]
1.(文科)(选修1-1·3.3例题改编)如图所示是函数f(x)的导函数f′(x)的图象,则下列判断中正确的是( )
A.函数f(x)在区间(-3,0)上是减函数
B.函数f(x)在区间(-3,2)上是减函数
C.函数f(x)在区间(0,2)上是减函数
D.函数f(x)在区间(-3,2)上是单调函数
解析:A [当x∈(-3,0)时,f′(x)<0,则f(x)在(-3,0)上是减函数,其他判断均不正确.]
1.(理科)(P32A组T4)如图是函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图象,则下列判断正确的是( )
A.在区间(-2,1)上f(x)是增函数
B.在区间(1,3)上f(x)是减函数
C.在区间(4,5)上f(x)是增函数
D.当x=2时,f(x)取到极小值
答案:C
2.(文科)(选修1-1·3.3例题改编)函数f(x)=ex-x的减区间为 ________ .
答案:(-∞,0)
2.(理科)(P26练习T1(2))函数f(x)=ex-x的单调递增区间是 ________ .
解析:由f′(x)=ex-1>0,解得x>0,故其单调递增区间是(0,+∞).
答案:(0,+∞)
◆[小题纠偏]
1.(文科)已知函数y=f(x)的图象如图所示,则其导函数y=f′(x)的图象可能是( )
解析:A [由f(x)的图象可知:y=f(x)在(-∞,0)先单调递