内容正文:
6.2.1 导数与函数的单调性
课程标准
学习目标
(1)理解在某区间上函数的单调性与导数的关系;
(2)能够利用导数求函数的单调区间。
(1)掌握利用导数判断或证明函数单调性的方法;
(2)能够利用导数求函数的单调区间;
(3)能够根据函数的单调性求参数;
(4)理解函数图象与其导函数图象之间的关系;
(5)通过利用导数判断函数单调性法则的学习提升数学抽象核心素养。
知识点01 导数与函数单调性的关系
1、导数与函数单调性定义:
在某个区间内,如果,那么函数在这个区间内单调递增;
如果,那么函数在这个区间内单调递减.
2、对导数与函数单调性概念理解;
(1)在某区间内()是函数在此区间上为增(减)函数的充分不必要条件;
(2)可导函数在上是增(减)函数的充要条件是对∀x∈(a,b),都有()且在上的任何子区间内都不恒为零.
【即学即练1】(22-23高二下·四川成都·期末)函数在上是( )
A.偶函数、增函数 B.奇函数、减函数 C.偶函数、减函数 D.奇函数、增函数
知识点02 函数图象变化趋势与导数的绝对值的大小的关系
观察函数图象,分析函数的导数绝对值的大小与函数图象的变化关系
函数图象
导数
导数为正,且绝对值越来越大
导数为正,且绝对值越来越小
导数为负,且绝对值越来越大
导数为负,且绝对值越来越小
函数值
函数值变化越来越快
函数值变化越来越慢
函数值变化越来越快
函数值变化越来越慢
图象特点
越来越陡峭
越来越平缓
越来越陡峭
越来越平缓
【即学即练2】(23-24高二·全国·课时练习)已知函数在上有导函数, 图象如图所示,则下列不等式正确的是( )
A. B.
C. D.
【题型一:求不含参函数的单调区间】
例1.(23-24高二上·陕西西安·期末)函数的单调递减区间为( )
A. B. C. D.
变式1-1.(23-24高二上·山东青岛·阶段练习)函数在上的单调递增区间为 .
变式1-2.(23-24高二上·江苏宿迁·期末)函数的单调增区间为 .
变式1-3.(23-24高三上·贵州黔东南·阶段练习)(多选)下列函数在定义域上为增函数的有( )
A. B. C. D.
【方法技巧与总结】
求函数单调区间的步骤
(1)确定函数的定义域;
(2)求(通分合并、因式分解);
(3)解不等式,解集在定义域内的部分为单调递增区间;
(4)解不等式,解集在定义域内的部分为单调递减区间.
【题型二:求含参函数的单调区间】
例2.(23-24高二下·全国·课时练习)已知函数 讨论的单调性.
变式2-1.(2024高二·上海·专题练习)设函数,其中.
(1)当时,求函数在处的切线方程;
(2)讨论的单调性;
变式2-2.(23-24高二下·全国·课前预习)已知函数.
(1)若,求曲线在点处的切线;
(2)讨论的单调性;
变式2-3.(23-24高二上·河北石家庄·期末)设函数.
(1)若,求的导数;
(2)讨论函数的单调性.
【方法技巧与总结】
讨论含参函数的单调性,其本质是导函数符号的变化情况,所以讨论的关键是抓住导函数解析式中的符号变化部分,即导数的主要部分,简称导主。讨论时要考虑参数所在的位置及参数取值对导函数符号的影响,一般需要分四个层次来分类:
(1)最高次幂的系数是否为0,即“是不是”;
(2)导函数是都有变号零点,即“有没有”;
(3)导函数的变号零点是否在定义域或指定区间内,即“在不在”;
(4)导函数有多个零点时大小关系,即“大不大”。
【题型三:已知函数的单调性求参数】
例3.(23-24高二上·湖南常德·期末)若函数在区间上是减函数,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
变式3-1.(23-24高二上·浙江宁波·期中)若函数在区间上有单调递增区间,则实数的取值范围是 .
变式3-2.(2024高二下·全国·专题练习)若函数 恰好有三个单调区间,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
变式3-3.(22-23高二下·辽宁阜新·期末)若函数在区间上单调,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.不存在这样的实数
变式3-4.(23-24高二上·河南许昌·期末)若函数在其定义域的一个子区间上,不是单调函数,则实数k的取值范围是 .
【方法技巧与总结】
已知函数的单