内容正文:
专题15 利用导数解决单调问题
【考点预测】
知识点一:单调性基础问题
1、函数的单调性
函数单调性的判定方法:设函数在某个区间内可导,如果,则为增函数;如果,则为减函数.
2、已知函数的单调性问题
①若在某个区间上单调递增,则在该区间上有恒成立(但不恒等于0);反之,要满足,才能得出在某个区间上单调递增;
②若在某个区间上单调递减,则在该区间上有恒成立(但不恒等于0);反之,要满足,才能得出在某个区间上单调递减.
知识点二:讨论单调区间问题
类型一:不含参数单调性讨论
(1)求导化简定义域(化简应先通分,尽可能因式分解;定义域需要注意是否是连续的区间);
(2)变号保留定号去(变号部分:导函数中未知正负,需要单独讨论的部分.定号部分:已知恒正或恒负,无需单独讨论的部分);
(3)求根做图得结论(如能直接求出导函数等于0的根,并能做出导函数与x轴位置关系图,则导函数正负区间段已知,可直接得出结论);
(4)未得结论断正负(若不能通过第三步直接得出结论,则先观察导函数整体的正负);
(5)正负未知看零点(若导函数正负难判断,则观察导函数零点);
(6)一阶复杂求二阶(找到零点后仍难确定正负区间段,或一阶导函数无法观察出零点,则求二阶导);
求二阶导往往需要构造新函数,令一阶导函数或一阶导函数中变号部分为新函数,对新函数再求导.
(7)借助二阶定区间(通过二阶导正负判断一阶导函数的单调性,进而判断一阶导函数正负区间段);
类型二:含参数单调性讨论
(1)求导化简定义域(化简应先通分,然后能因式分解要进行因式分解,定义域需要注意是否是一个连续的区间);
(2)变号保留定号去(变号部分:导函数中未知正负,需要单独讨论的部分.定号部分:已知恒正或恒负,无需单独讨论的部分);
(3)恒正恒负先讨论(变号部分因为参数的取值恒正恒负);然后再求有效根;
(4)根的分布来定参(此处需要从两方面考虑:根是否在定义域内和多根之间的大小关系);
(5)导数图像定区间;
【方法技巧与总结】
1、求可导函数单调区间的一般步骤
(1)确定函数的定义域;
(2)求,令,解此方程,求出它在定义域内的一切实数;
(3)把函数的间断点(即的无定义点)的横坐标和的各实根按由小到大的顺序排列起来,然后用这些点把函数的定义域分成若干个小区间;
(4)确定在各小区间内的符号,根据的符号判断函数在每个相应小区间内的增减性.
注①使的离散点不影响函数的单调性,即当在某个区间内离散点处为零,在其余点处均为正(或负)时,在这个区间上仍旧是单调递增(或递减)的.例如,在上,,当时,;当时,,而显然在上是单调递增函数.
②若函数在区间上单调递增,则(不恒为0),反之不成立.因为,即或,当时,函数在区间上单调递增.当时,在这个区间为常值函数;同理,若函数在区间上单调递减,则(不恒为0),反之不成立.这说明在一个区间上函数的导数大于零,是这个函数在该区间上单调递增的充分不必要条件.于是有如下结论:
单调递增;单调递增;
单调递减;单调递减.
【典例例题】
例1.(2024·全国·模拟预测)已知函数,则的单调递增区间为( )
A. B. C. D.
例2.(2024·云南昆明·一模)已知函数,则下列说法正确的是( )
A.为增函数 B.有两个零点
C.的最大值为2e D.的图象关于对称
例3.(2024·高三·全国·专题练习)已知函数在定义域内单调递增,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
例4.(2024·高三·北京·阶段练习)已知函数在上单调递减,则实数a的取值范围是( )
A.或 B. C.或 D.
例5.(2024·江西上饶·一模)已知函数,则下列说法正确的是( )
A.的导函数为 B.在上单调递减
C.的最小值为 D.的图象在处的切线方程为
例6.(2024·高三·河北·期末)设函数且在区间上单调递增,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
例7.(2024·高二·广西河池·期末)已知函数在区间上不单调,则实数a的取值范围为( )
A. B.
C. D.
例8.(2024·高三·甘肃兰州·期中)若函数在区间上单调递减,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
例9.(2024·高三·全国·专题练习)已知函数,其中,讨论的单调性.
例10.(2024·高三·全国·专题练习)已知函数,当时,求函数的单调区间.
例11.(2024·高三·全国·专题练习)已知函数,其中R.讨论的单调性;
【过关测试】
一、单选题
1.(2024·高三·山西晋城·开学考试)若在处有极值,则函数的单调递增区间是( )
A. B. C. D.
2.(2024·浙江·模拟预测)函数的单调递增区间是( )
A. B.
C. D