内容正文:
第2节 函数的单调性与最值
[课程标准要求]
1.借助函数图象,会用符号语言表达函数的单调性、最大值、最小值.
2.理解函数的单调性、最大值、最小值的作用和实际意义.
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1.函数的单调性
(1)单调函数的定义
增函数 减函数
定义 一般地,设函数f(x)的定义域为D,如果对于定义域D内某个区间I上的任意两个自变量的值x1,x2
当x1<x2时,都有 ,那么就称函数f(x)在区间I上 .
特别地,当函数f(x)在它的定义域上
时,我们就称它是增函数 当x1<x2时,都有 ,那么就称函数f(x)在区间I上 .
特别地,当函数f(x)在它的定义域上
时,我们就称它是减函数
图象
描述 自左向右看图象是 . 自左向右看图象是 .
f(x1)<f(x2)
单调递增
单调递增
f(x1)>f(x2)
单调递减
单调递减
上升的
下降的
函数单调性定义中的x1,x2具有以下三个特征:一是任意性,即“任意两数x1,x2∈I”,“任意”两字绝不能丢;二是有大小,即x1<x2;三是同属一个单调区间,三者缺一不可.
(2)单调区间的定义
如果函数y=f(x)在区间I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.
若函数在两个不同的区间上单调性相同,一般要分开写,用“,”或“和”连接,不要用“∪”.
单调递增
单调递减
区间I
2.函数的最值
前提 一般地,设函数y=f(x)的定义域为D,如果存在实数M满足
条件 (1)对于任意x∈D,都有 ;
(2)存在x0∈D,使得 . (3)对于任意x∈D,都有 ;
(4)存在x0∈D,使得 .
结论 M是函数y=f(x)的最大值 M是函数y=f(x)的最小值
f(x)≤M
f(x0)=M
f(x)≥M
f(x0)=M
(1)闭区间上的连续函数一定存在最大值和最小值,当函数在闭区间上单调时最值一定在端点处取得.
(2)开区间上的“单峰”函数一定存在最大值或最小值.
1.函数单调性的等价定义
设任意x1,x2∈I(x1≠x2),则
3.与函数运算有关的单调性结论
(1)函数f(x)与f(x)+c(c为常数)具有相同的单调性.
(2)k>0时,函数f(x)与kf(x)单调性相同;k<0时,函数f(x)与kf(x)单调性相反.
(4)若f(x),g(x)都是增(减)函数,则当两者都恒大于零时,f(x)·g(x)是增(减)函数;当两者都恒小于零时,f(x)·g(x)是减(增)函数.
(5)在公共定义域内,增+增=增,减+减=减.
(6)复合函数单调性的判断方法:若两个简单函数的单调性相同,则这两个函数的复合函数为增函数;若两个简单函数的单调性相反,则这两个函数的复合函数为减函数.简称“同增异减”.
1.(2021·全国甲卷)下列函数中是增函数的为( )
D
法二(图象法) 如图,在平面直角坐标系中分别画出A,B,C,D四个选项中函数的大致图象,即可快速直观判断D项符合题意.
2.若函数f(x)是R上的减函数,且f(a2-a)<f(a),则a的取值范围是( )
A.(0,2)
B.(-∞,0)∪(2,+∞)
C.(-∞,0)
D.(2,+∞)
B
解析:因为f(x)是R上的减函数,且f(a2-a)<f(a),所以a2-a>a,所以a2-2a>0,所以a>2或a<0.故选B.
3.(多选题)(必修第一册P79例3改编)下列结论正确的有( )
BD
答案:9
解析:由x2-2x-3>0得x<-1或x>3,
故f(x)的定义域为(-∞,-1)∪(3,+∞),
由函数y=x2-2x-3在(-∞,-1)上单调递减,
故f(x)的单调增区间是(-∞,-1).
答案:(-∞,-1)
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确定函数的单调性(区间)
1.下列函数中,在区间(0,+∞)上为减函数的是( )
D
解析:y=-sin x和y=x2-2x+3在(0,+∞)上不具备单调性;y=ln(x+1)在(0,+∞)上单调递增.
D
2.函数f(x)=ln(-x2+2x+3)的单调递减区间为( )
A.[1,+∞) B.(-∞,1]
C.(-1,1) D.(1,3)
解析:设t=-x2+2x+3,由-x2+2x+3>0可得-1<x<3,则y=ln t,
由于y=ln t在t∈(0,+∞)上单调递增,由复合函数的单