3.2.1 函数的单调性与最大(小)值 讲义——2023-2024学年高一上学期数学人教A版(2019)必修第一册

2023-10-13
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3.2.1 函数的单调性与最大(小)值 1、函数的单调性: 在初中,我们利用函数图象研究过函数值随自变量的增大而增大(或减小)的性质,这一性质叫做函数的单调性。 2、增函数、减函数的概念: 一般地,设函数的定义域为,区间⊆: 如果,当时,都有,那么就称函数在区间上单调递增。 特别地,当函数在它的定义域上单调递增时,我们就称它是增函数。 的图象在区间上是“上升”的 的图象在区间上是“下降”的 如果,当时,都有,那么就称函数在区间上单调递减。 特别地,当函数在它的定义域上单调递减时,我们就称它是减函数。 3、单调性与单调区间: 如果函数在区间上是单调递增或单调递减,那么就说函数在这一区间具有(严格的)单调性。区间叫做函数的单调区间。 4、要点诠释: (1)单调区间是函数定义域的子集: ①这个区间可以是整个定义域:如在整个定义域上是单调递增的,在整个定义域上是单调递减的,此时单调性是函数的一个整体性质。 ②这个区间也可以是定义域的一部分,也就是定义域的一个真子集,如函数在整个定义域上不具有单调性,但是在(,)上是单调递减,在(1,)上单调递增,这时单调性是函数的一个局部性质。 (2)函数单调性定义中的有三个特征: ①任意性,即任意取,“任意”二字绝对不能丢掉,证明单调性时更不可随意以两个特殊值替换。 ②是有大小,通常规定。③是同属一个单调区间。三者缺一不可。 (3)有的函数无单调性: 如,,它的定义域不是区间,也不能说它在定义域上具有单调性。 (4)函数单调区间的写法: 一个函数在不同区间可以有不同的单调性,同一种单调区间用“和”或“,”连接,不能用“”连接。 5、常见函数的单调性: ①一次函数:,时,在上单调递增;时,在上单调递减。 ②反比例函数:,时,单调递减区间是(,)和(,); 时,单调递增区间是(,)和(,)。 ③二次函数:,时,单调减(,],单调增[,); 时,单调递减区间是[,),单调增区间是(,]。 6、函数的最大(小)值: 一般地,设函数的定义域为,如果存在实数满足: (1),都有;。 (2),使得。 那么,我们称是函数的最大值。 几何意义:函数的最大(小)值对应其图象上最高(低)点的纵坐标。 7、最值: 函数的最大值和最小值统称为函数的最值,函数的最值是图象上最高点或最低点的纵坐标。不等号“≤”或“≥”中的等号必须能够成立,否则不是函数的最值。 8、利用函数单调性求最值的常用结论: ①如果函数在区间[,]上单调递增,在区间[,]上单调递减,那么函数,[,]在处有最大值。 ②如果函数在区间[,]上单调递减,在区间[,]上单调递增,那么函数,[,]在处有最小值。 9、对增(减)函数定义的等价形式的探究: 设函数的定义域为,区间⊆,记。则: ①函数在区间上单调递增的充要条件是:都有。 ②函数在区间上单调递减的充要条件是:都有。 单调递增。单调递减。 10、定义法判断函数的单调性: ①取值:设,是区间上的任意两个实数值,且。 ②作差变形:作差,并通常利用因式分解、配方等方法,向有利于判断差的正负的方向变形。 ③定号,下结论:判断的正负,当符号不确定时,可以进行分类讨论,再确定差的符号 ,最后根据定义得出结论。 11、单调函数的运算性质: 若函数在区间上具有单调性,则在区间上具有以下性质: (1)与(为常数)具有相同的单调性。 (2)为常数,当时,与具有相同的单调性; 当时,与具有相反的单调性。 (3)若恒为正值或恒为负值,为常数,则当时,与具有相反的单调性; 当时,与具有相同的单调性。 (4)若,则与具有相同的单调性。 (5)在,的公共单调区间上,有如下结论: 增 增 增 不能确定单调性 增 减 不能确定单调性 增 减 减 减 不能确定单调性 减 增 不能确定单调性 减 (6)当,在区间上都是单调递增(减)的,若两者都恒大于零,则在区间上也是单调递增(减)的;若两者都恒小于零,则是在区间上是单调递减(增)。 当,都是增(减)函数时,不一定是单调递增(减)的。 如,,则在上不是单调递增(减)的。 12、复合函数的单调性: 可简记为“同增异减”,即当内层函数与外层函数的单调性相同时是增函数,单调性相反时是减函数。 若一个函数是由多个简单函数复合而成的,则此复合函数的单调性由简单函数中减函数的个数决定。若减函数有偶数个,则这个复合函数为增函数;若减函数的个数有奇数个,则这个复合函数为减函数。 13、抽象函数的单调性: 抽象函数问题是指没有给出解析式,只给出一些特殊条件的函数问题,一般以中学阶段所学的基本函数为背景,构思新颖,条件隐蔽,技巧性强。解法灵活,因此它对发展同学们的抽象思维,培养同学们的创新思想有

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