6.1 函数的单调性(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第二册同步学习指导(北师大版2019)

2025-03-15
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教辅
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资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 高中数学北师大版选择性必修 第二册
年级 高二
章节 6.1 函数的单调性
类型 学案
知识点 -
使用场景 同步教学-新授课
学年 2025-2026
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 1.24 MB
发布时间 2025-03-15
更新时间 2025-03-15
作者 河北万卷文化有限公司
品牌系列 成才之路·高中新教材同步学习指导
审核时间 2025-02-27
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价格 2.00储值(1储值=1元)
来源 学科网

内容正文:

! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " # . # # # # # # # 2.已知f(x)= ln(2x + 1)- ax,且f ′(2)= - 1, 则a = (A ) A. 75 B. 6 5 C. - 3 5 D. - 4 5 3.设f(x)= cos 2x - 3x,则f ′ π( )2 = (B ) A. - 5 B. - 3 C. - 4 D. - 3π2 4.曲线f(x)= e -2x +3在(1,f(1))处的切线的斜 率是- 2e    . 请同学们认真完成练案[17            ] § 6  用导数研究函数的性质 6. 1  函数的单调性 !"#$%&'( 学习目标 1.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. 核心素养 1.借助对函数的单调性与导数的关系的探究,培养数学抽象与逻辑推理素养. 2.通过导数在研究函数的单调性中的应用,培养数学运算素养. )*+,%-.+ 函数的单调性与导数     一般地,函数f(x)的单调性与导函数f ′(x) 的正负之间具有如下关系: 单调 递增 在某个区间(a,b)上,如果f ′(x)> 0  ,那么 函数y = f(x)在区间(a,b)上单调递增 单调 递减 在某个区间(a,b)上,如果f ′(x)< 0  ,那么 函数y = f(x)在区间(a,b)上单调递减 想一想: 1.在某一区间上f ′(x)> 0(或f ′(x)< 0) 是函数y = f(x)在该区间上单调递增(或单调递 减)的什么条件? 2.若在某个区间上有有限个(或无限个不 连续)点使f ′(x)= 0,而其余点恒有f ′(x)> 0 (或f ′(x)< 0),该函数在这个区间上是否仍是 单调递增(或单调递减)的? 练一练: 1.思考辨析(正确的画“√”,错误的画 “×”) (1)若在某个区间(a,b)内总有f ′(x)= 0, 则函数是常函数. (√ ) (2)函数f(x)在定义域上都有f ′(x)< 0, 则函数f(x)在定义域上单调递减. ( × ) (3)若函数f(x)的增区间是A,且f(x)在区 间B上单调递增,则A = B. ( ×                            ) !&* # # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 " 8 9 : # (4)判断函数单调性时,在区间内的个别点 f ′(x)=0,不影响函数在此区间的单调性. (√ ) 2.函数f(x)= 3x - x3的单调递增区间是 (C ) A.(0,+ ∞) B.(- ∞,- 1) C.(- 1,1) D.(1,+ ∞) 函数图象的变化趋势与导数 值大小的关系     在某一范围内一个函数f(x)导数的绝对值 为| f ′(x)|,则 | f ′(x)| 函数值的变化 函数的图象 越大 在这一范围  内变化得较快 比较“陡峭  ” (向上或向下) 越小 在这一范围内变化得较慢  比较“平缓  ” 练一练: 已知函数y = f(x)的图象 是下列四个图象之一,且其导函 数y = f ′(x)的图象如图所示, 则该函数的图象是 (B )                              /012%345 题型探究 题型一 导数与原函数图象的关系 1.(1)已知f(x)的导函数f ′(x)的图象如 图所示,那么f(x)的图象最有可能是图中的 (D ) (2)函数f(x)的定义域为[0,4],函数f(x) 与f ′(x)的图象如图所示,则函数f(x)的单调递 增区间为(2,4]  .     [规律方法]  研究函数与导函数图象之间 关系的策略 (1)导函数的正负看原函数的增减 ①观察原函数的图象,重在找出“上升”“下 降”产生变化的点,分析函数值的变化趋势; ②观察导函数的图象,重在找出导函数图 象与x轴的交点,分析导数的正负. (2)导函数的绝对值大小决定原函数增减 快慢. 某一范围内导数的绝对值较大,那么函数 在这个范围内变化得较快,这时函数的图象就 比较“陡峭”(向上或向下);反之,函数的图象 就比较“平缓”. [提醒]  解决问题时,要分清是原函数图 象还是导函数图象. 对点训练? (1)(多选)设f ′(x)是函 数f(x)的导函数,将y = f(x)和y = f ′(x)的图 象画在同一个平面直角坐标系中,正确的是 (A )                                      !'! ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " # . # # # # # # # (2)已知函数y = f(x)(x∈R)的图象如图所 示,则不等式xf ′(x)>0的解集为          . 题型二 利用导数求函数的单调区间 2.(1)函数f(x)= xex + 1的单调递减区间 是 (C ) A.(- ∞,1) B.(1,+ ∞) C.(- ∞,- 1) D.(- 1,+ ∞) (2)函数f(x)= x - 2sin x + 1在(0,π)上的 单调递增区间是 (D ) A. 0,π( )6 B. π6,( )π C. 0,π( )3 D. π3,( )π [规律方法]  1.利用导数求函数f(x)的 单调区间的一般步骤为: (1)确定函数f(x)的定义域. (2)求导数f ′(x). (3)在函数f(x)的定义域内解不等式 f ′(x)> 0和f ′(x)< 0. (4)根据(3)的结果确定函数f(x)的单调 区间. 2.若y = f(x)在(a,b)内可导,f ′(x)≥0或 f ′(x)≤0且y = f(x)在(a,b)内导数为0的点 仅有有限个,则y = f(x)在(a,b)内仍是单调函 数,例如:y = x3在R上f ′(x)≥0,所以y = x3在 R上单调递增. 对点训练? 求下列函数的单调区间: (1)f(x)= x3 - 3x + 1; (2)f(x)= x + bx(b > 0). 题型三利用导数求含参数函数的单调性 3.讨论函数f(x)= 12 ax 2 + x -(a + 1)· ln x(a≥0)的单调性.     [尝试作答          ]     [规律方法]  含有参数的函数单调性问题 的处理方法 (1)在判断含有参数的函数的单调性时,不 仅要考虑到参数的取值范围,而且要结合函数 的定义域来确定f ′(x)的符号,否则会产生 错误. (2)分类讨论是把数学问题划分为若干个 局部问题,在每一个局部问题中,原先的不确定 因素,就变成了确定性问题,当这些局部问题都 解决了,整个问题就解决了. 对点训练? 求函数f(x)= 1 x2 + aln x(a ∈R)的单调递减区间                                                                       . !'" # # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 " 8 9 : # 题型四已知函数的单调性,确定参数的取值范围 4.若函数f(x)= 13 x 3 - a2 x 2 +(a - 1)x + 1 在区间(1,4)上是减函数,在区间(6,+ ∞)上 是增函数,试求实数a的取值范围. [分析]  根据函数的单调性与其导函数的 正负关系进行求解.     [尝试作答         ]     [规律方法]  1.利用导数法解决取值范围 问题的两个基本思路: (1)将问题转化为不等式在某区间上的恒 成立问题,即f ′(x)≥0(或f ′(x)≤0)恒成立, 利用分离参数或函数性质求解参数范围,然后 检验参数取“=”时是否满足题意. (2)先令f ′(x)>0(或f ′(x)<0),求出参数 的取值范围后,再验证参数取“=”时f(x)是否满 足题意. 2.恒成立问题的重要思路 (1)m≥f(x)恒成立m≥f(x)max . (2)m≤f(x)恒成立m≤f(x)min . 对点训练? (1)若函数f(x)=(x2 - cx + 5)ex在区间12,[ ]4 上单调递增,则实数c的 取值范围是 (B ) A.(- ∞,2] B.(- ∞,4] C.(- ∞,8] D.[- 2,4] (2)已知函数f(x)= ln x +(x - b) 2 2 在 1 2,[ ]2 上存在单调递增区间,则实数b的取值范 围是 (A ) A. - ∞,9( )4 B.(- ∞,3) C. - ∞,3( )2 D.(- ∞,槡2                                        ) 6789%:;< 1.函数f(x)= 2x + cos x在(- ∞,+ ∞)上 (A ) A.是增函数          B.是减函数 C.单调性不确定 D.是奇函数 2.函数y = f(x)在定义域- 32,[ ]3 内可导,其函 数图象如图所示,记y = f(x)的导函数为y = f ′(x),则不等式f ′(x)≥0的解集为(C ) A. - 13,[ ]1 ∪[2,3] B. - 1,1[ ]2 ∪ 43,8[ ]3 C. - 32,- 1[ ]3 ∪[1,2] D. - 32,- 1[ ]3 ∪ 12,4[ ]3 ∪ 83,[ ]3 3.函数f(x)=(x - 4)e - x的单调递增区间是 (A ) A.(- ∞,5) B.(5,+ ∞) C.(3,+ ∞) D.(- ∞,3) 4.已知函数f(x)= ax + 1x + 2在(- 2,+ ∞)内单调 递减,则实数a的取值范围为        . 请同学们认真完成练案[18                           ] !'# 想一想: 又%=ln(0+a).%=0. 只有外函数y=f“)的定义域与内函数=P(x)的值域的 又y0=0+2=0,∴.x0=-2..a=3 交集非空时才能复合 对点训练3:2x-y=0设x>0,则-x<0f八-x)=e- 练一练: + 1.6y=3x-=(3-1) 又八x)为偶函数八x)=f八-x)=e-+x 所以当x>0时/(x)=e-+x .y'=-2(3x-1)-3.(3x-1) 因此,当x>0时f'(x)=e-+1f'(1)=e+1=2 =-6(3x-1)=3x-1 6 侧曲线y=f八x)在点(1,2)处的切线的斜米为f'(1)=2, 所以切线方程为y-2=2(x-1), 2.1易得f'(x)=4(2x+a), 即2x-y=0. 又f'(2)=20,即4(4+a)=20, 例4:y'-(1-2x)e-y'=es+x(e-a)'=e-+ 解得a=1, xe-(1-2)'=c-a+e-2·(-2)=(1-2x)c-2 关键能力·攻重难 课堂检测·固双基 例1:函数y=2中可以看成函数y=是与函数=(2小将:看作整体,记a=2-1,则y=(2-1)°由y=心 和u=x-1复合而成 +1)产的复合,也可以看成函数y=(位》 与函数u=2x+1的2.Af'(x)=2x+1a 2 复合 对点训练1:函数y=e-可以看成函数y=心与函数u= 所W(2)=号-a=-1.解得a=子 2x-1的复合 3.Bf'(x)=(cos2x)'-3=-2sin2x-3. 例2:(1)设y=u2,u=4-3x,则y'=2,4,’=-3,于是y, =y.’·4,'=-6(4-3x)=18x-24, f(受)-2mm-3-3 即y'=18x-24 4.-2ef'(x)=ea3.(-2zx+3) (2)设y=0s,u=2x-子, =-2e-43 f'(1)=-2e 则y.'=-sinw,w,‘=2, ∴.所求切线的斜率k=-2e 于是y,'=y'·4'=-2m2x-开) §6用导数研究函数的性质 即y=-2s-} 6.1函数的单调性 (3)设y=lnu,4=4x-1,则y.'= 4,'=4, 必备知识·探新知 知识点1 于是y'=y'·4,'=4x- 4 f'(x)>0f'(x)<0 想一想: 即y=4-了 4 1.充分不必要条件 2是 (4)设y=e",a=x2,则y.'=e,,'=2x, 练一练: 于是y.'=y'·4,'=e·2x,即y=2xe L(1)V由常函数的导数为0可知此说法正确, 对点训练2:(1)By'=(x2)'cs2x+x2(oos2x) =2xcos 2x+x2(-sin 2x).(2x)' (2)×如八)=士在定义城上都有f'()<0,但函数 =2xcos 2x-2x'sin 2x. 代x)=上在定义域上不单调递减 (2)Bf'(x)= 1 2 Jax-1 (a-1)'=2am-7 (3)×区间A和B应满足B二A f'(10=,0=1, (4)V若在某区间上有有限个点使∫'(x)=0,其余的点 2a-1 :恒有f'(x)>0,则八x)仍为增函数(减函数的情形完全类似). 解得a=2. 2C因为函数x)=3x-x, (3)10f'(x)=5(2x+1)‘·(2x+1)'=10(2x+1), 所以f'(x)=3-3x=-3(x+1)(x-1) f'(0)=10. 令f'(x)>0,解得-1<x<1. 2x 所以函数y=3x-x的单调递增区间是(-1,1) 例3:)Df'()=4函数)=(+H)的 知识点2 图象在点(1)处的切线的斜*k=)=名=1.设两 范围陡峭较慢平缓 练一练: 数f代x)=ln(x2+1)的图象在点(1,f(1)处的切线的缬斜角为 B由导数的图象可得,导函数f'(x)的值在[-1,0]上逐 渐增大,故函数八x)在[-1,0]上增长速度逐渐增大,故函数 0,则am0=1,0=开 (x)的图象是下凹型的.导函数f'(x)的值在[0,1]上逐渐减 (2)3设切点为(xo,%) 小,故函数(x)在[0,1]上增长速度逐渐减小,图象是上凸型 yhGta 的,故选B x+a' 关键能力·攻重难 六切践的斜半上。 例1:(1)D由题意可知,当x<0和x>2时,导函数f‘(x) <0,函数f代x)是减函数:当xe(0,2)时,导函数f'(x)>0,函数 .如+a=1 :(x)是增函数,故函数只x)的图象如图D. -144 (2)(2,4]若f'(x)的图象为虚线,则f八x)的图象为实线. 对点训练3:易得函数f(x)的定义域是(0,+∞),f"(x) 由f'(x)>0,得x>3,则fx)在(3,4]上单调递增,与f尺x)的实 2 +g=-2 线图象不符,故不成立:若f'(x)的图象为实线,f八x)的图象 为虚线,由f'(x)>0,得x>2,所以fx)在(2,4]上单满递增,与 ①当a≤0时f'(x)<0在(0,+)上恒成立. f八x)的虚线图象相符,故成立, 故八x)在(0,+)上单调递减 综上x)在(2,4]上单调递增. 对点训练1:(1)ABCA,B,C均有可能:对于D,若C,为导 ②当a>0时,若0<x<√后 ,则f(x)<0: 函数,则y=f(x)应为增函数,不符合:若C为导函数,则y= x)应为碳函数,也不符合,D不可能 2则f(x)>0. 若x?N (2)(0,2u(2,+)由y=fx)的图象可知fx)在 所)在(o√月上单调递减在(,√侣+上单调 -,)和(2,+女)上单调递增,在(分2上单调递减。 递增 综上可知,当a≤0时f(x)的单调递藏区间为(0,+),当 所以"()>0的解集为-二,U(2,+女)()<0 >0时)的单调递减区间为(0√图 的解集为乞2 例4:'(x)=x2-+a-1,由题意知'(x)≤0在区间(1.4)上 由"(x>0得(用>0或国<0, 恒成立,且f"(x)0在区间6.+)上恒成立 1x>0 <0. f'(x)≤0得x2-ax+a-1≤0. 所以对'()>0的解集为0,U(2.+)。 xe1,4-1e0,3≥=x+1 例2:(1)Cf'(x)=(x+1)e, x+1e(2,5),面a≥x+1恒成立,a5. 当x<-1时f'(x)<0,函数单调递减 f'(x)≥0得x2-ar+a-1≥0. (2)Dx)=x-2inx+1.令f'(x)=1-20msx>0, e(6,+)心x-1>5as-l x-1 =x+1. 可得号<x<m, x+1e(7,+e),而a≤x+1恒成立,a≤7. 经检验a=5和a=7都符合题意, 故x)在(0,m)上的单调递增区间为(号, .a的取值范围是5≤a≤7. 对点训练2:(1)函数f(x)的定义域为R, 对点训练4:(1)B易得f'(x)=[2+(2-e)x-c+5]e f'(x)=3x2-3,令f'(x)>0,则3x-3>0 即3(x+1)(x-1)>0,解得x>1或x<-1 ~函数)在区问分小止单调递增,等价于+(2-x ∴.函数f八x)的单调递增区间为(-,-1)和(1,+), 令f'(x)<0.则3(x+1)(x-1)<0,解得-1<x<1 C+5≥0对任意xe分4恒成立。 ∴.函数f(x)的单调递减区间为(一1,1). e≤25对任意x宁4小恒成立 (2)函数f(x)的定义域为(-,0)U(0,+), x+1 f)(+}=1-÷ 分42+5 x+1 x+1+4≥4,当且仅当 4 新")>0.则时(+瓜(->0. 1时等号成立,.c≤4 (2)A 易得f"()=去+-6=2空-2山 2x x>不,或x<-石 函数的单调递增区间为(-。,-B)和(石,+) 根据题意,得"()>0在宁,2小上有解,令(x)=22 f'(x)<0,则x+历(x-历<0, 2bx+1. ..-6<x<B,且x≠0. 因为h(0)=1>0,所以只需h(2)>0或()>0。 ∴函数的单调递减区问为(-石,0)和(06) 解得6<号,故选入 例3:函数f八x)的定义域为(0,+), f'(x)=m+1-a+1_a2+x-(a+1) 课堂检测·固双基 1.A'(x)=2-nx>0,∴f八x)在(-0,+e)上是增函数 ①当a=0时f'(x)=-1 2.C 由图象可知在定义城[-子内的递增区间为[-子 由f'(x)>0,得x>1,由f'(x)<0,得0<x<1. ∴尺x)在(0,1)内为减函数,在(1,+∞)内为增函数 -」12. 期不等式f"()≥0的解集为[-是.-U[1,21, 2当a>0时f'(x)= 3.Afx)=(x-4)e a>0.+1>0. f'(x)=e-(x-4)e=e(5-x). 由f'(x)>0得x<5,故选A. f'(x)>0,得x>1,由f(x)<0,得0<x<1. ∴f尺x)在(0,1)内为减函数,在(1,+0)内为增函数 4(-0)f")=++2g++2少 (x+2) 综上所述,当a≥0时,f(x)在(0,1)内为减函数,在(1, 2a-1 +)内为增函数 (x+2)2: 145 由函数fx)在(-2.+e)内单调递减知,f‘(x)≤0在(-2. 所以y=x3-6x2+9x. )内恒政立.即2亭<0在(-2,+。)内恒设立,因此 又y'=32-12x+9=3(x-1)(x-3),且当x=1时,y太=4, 当x=3时,y小=0,满足条件 (2)2由f'(x)=3x2-6x=0. 解得x=0或x=2 2x+1 列表: 又当0=时八)=+?宁为常数隔数。 (-,0 0 (0.2) 2 (2.+) 所以不符合题意,所以a的取值范围是(-”,之) f'(x) 0 0 6.2函数的极值 八x) 极大值 4 极小值 所以当x=2时,(x)取得极小值, 必备知识·探新知 例2:f"(x)=[x+(a+2)x-2a2+4a]e 知识点1 (1)小于(2)大于极值点极值 令f'(x)=0,解得x=-2a或x=a-2, 想一想: 由a≠号知-2a≠a-2 不一定 分以下两种情况讨论: 练一练: 1.Dy'=3-3x2=3(1+x)(1-x). ①若a>号则-2a<a-2 令y'=0得x1=-1,x2=1. 当x变化时f'(x)八x)的变化情况如下表: 当x<-1时y'<0,函数y=1+3x-x在(-,-1)上单 -2a (a-2. 调递减:当-1<x<1时,y'>0,函数y=1+3x-x在(-1,1) -2a a-2 -2a) a-2) +0) 上单调递增:当x>1时,y<0,函数y=1+3x-在(1,+x) 上单调递减.所以当x=-1时,函数y=1+3x-x有极小值 (x) 0 0 -1:当x=1时,函数y=1+3x-x有极大值3. f八x) 极大值 极小值 2.DA.因为函数y=e是实数集上的增函数,所以函数y =e没有极值:B.因为函数y=lnx是正实数集上的增函数,所 所以(x)在(-e,-2a),(a-2,+)上是增函数.在 (-2a,:-2)上是减函数,函数f八x)在x=-2a处取得极大值 以函数y=nx没有极值:C因为函数y=2在区间(0,+x,-2),且-20)=3ae,函数)在x=a-2处取得极小 (-,0)上是诚函数,所以雨数y=2没有枝值:D.因为y= 值a-2),且fa-2)=(4-3a)e°2 -2x=(x-1)2-1,所以该函数在(1,+)上是增函数,在 ②若a<号则-2a>a-2 (-,1)上是减函数,因此1是函数的极小值点,符合题意. 当x变化时f'(x)代x)的变化情况如下表: 知识点2 a-2 -2d (-2a. (3)①左正右负②左负右正③相同 a-2) a-2 -2a) +的) 练一练: f'(x) 0 L.(1)×(2)×(3)×(4)V 2.8y=3-3x2=3(1+x)(1-x),令y=0得1=-1, f(x) 极大值 极小值 =1,经判断知x=1是极大值点, 所以fx)在(-,a-2),(-2a,+e)上是增函数,在(a 故f1)=2+m=10,m=8. -2,-2a)上是减函数,函数f(x)在x=a-2处取得极大值f八a 关键能力·攻重难 -2),且fa-2)=(4-3a)e-2,函数fx)在x=-2a处取得极 例1:(1)B由于f()=-1=(x>0) 小值r-2a),且f八-2a)=3ae 令f'(x)>0,则0<x<1,所以爪x)在(0,1)上单调递增: 对点训练2:由题意,函数)=nx+之a+(口+1)x的定 令f'(x)<0,则x>1,所以f尺x)在(1,+口)上单调递减:所 以代x)极大值为f1)=-1,无极小值. 义城为0,+),且/"国=士+m+0+1=@+H》+山 1 (2)AD由题可知f(x)=xnx+x的定义城为(0,+e). 若a≥0,则当xe(0,+s)时f'(x)>0, 对于A"(国=mx+2血+1,期f'(白)=n+2h+1 放函数f八x)在(0,+)上单调递增,函数f尺x)无极值:若@ e =1-2+1=0,故A正确:对于B,D,f'(x)=lmx+2nx+1= <0,当xe(0-日)时,fx)>0:当xe(-+时, (lnx+1)≥0,所以函数fx)单调递增,故无极值点,放B错误,!f'(x)<0, D正确;对于Cfx)=xnx+x=x(nx+1)>0,故函数fx)不 存在零点,故C错误 放函数)在(0,)上单测递增,在(-合,+=)上单 对点训练1:(1)B因为三次函数过原点,故可设为y=x +bm2+cx,所以y=3x2+2bx+c. 调递诚,所以函数x)有极大值(-)=(-。)-石-1, 又x=1,3是y=0的两个根, 无极小值 综上,当a≥0时,函数f尺x)无极值:当a<0时,函数f代x)有 「1+3= 3 所以 6=-6. ×3= c=9. 极大值为叫(-)名-1,无极小值 : 例3:(1)f'(x)=3u2+2br+c -146

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6.1 函数的单调性(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第二册同步学习指导(北师大版2019)
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6.1 函数的单调性(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第二册同步学习指导(北师大版2019)
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