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微练(九)
函数的单调性与最值
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一、单项选择题
1.下列函数在(0,+∞)上单调递增的是( )
A.f(x)=-x B.f(x)=2-x C.f(x)=ln|x| D.f(x)=
f(x)=-x=-在(0,+∞)上单调递减;f(x)=2-x=x在(0,+∞)上单调递减;f(x)=ln|x|,当x>0时,f(x)=ln x,在(0,+∞)上单调递增;f(x)=在(0,+∞)上单调递减.故选C.
2.函数f(x)=|x|(2-x)的单调递增区间是( )
A.[0,1] B.[-1,0] C.[-1,1] D.[0,2]
当x≥0时,f(x)=x(2-x)=-x2+2x,故f(x)在[0,1]上单调递增,在
(1,+∞)上单调递减;当x<0时,f(x)=-x(2-x)=x2-2x,此时f(x)单调递减.综上,f(x)=|x|(2-x)的单调递增区间是[0,1].故选A.
3.函数f(x)=log2(x2-2x-8)的单调递增区间是( )
A.(-∞,-2) B.(-∞,1)
C.(1,+∞) D.(4,+∞)
由x2-2x-8>0,得x>4或x<-2.设t=x2-2x-8,则y=log2t为增函数.要求函数f(x)的单调递增区间,即求t=x2-2x-8(x>4或x<-2)的单调递增区间.因为函数t=x2-2x-8(x>4或x<-2)的单调递增区间为(4,+∞),所以函数f(x)的单调递增区间为(4,+∞).故选D.
4.已知函数f(x)=则f(x)的最大值为( )
A.1 B.4 C.4e D.5
当x≤1时,f(x)=4ex-1在(-∞,1]上单调递增,此时,f(x)max=f(1)=4,当x>1时,f(x)=-x+1在(1,+∞)上单调递减,此时,f(x)<f(1)=4,综上可知,f(x)的最大值为4.故选B.
5.(2025·云南、广西、贵州联考)若函数f(x)的定义域为R,其图象关于y轴对称,在[0,+∞)上单调递增,且f(-3)=0,则不等式f(x)<0的解集是( )
A.(-∞,-3)
B.(3,+∞)
C.(-3,3)
D.(-∞,-3)∪(3,+∞)
因为f(-3)=f(3)=0且f(x)在[0,+∞)上单调递增,所以f(x)<0在[0,+∞)范围内的解集为[0,3).因为函数f(x)在定义域R上的图象关于y轴对称,所以f(x)<0在(-∞,0)内的解集为(-3,0),所以不等式f(x)<0的解集为(-3,3).故选C.
6.已知函数y=f(x)的定义域为R,对任意x1,x2且x1≠x2,都有>-1,则下列说法正确的是( )
A.y=f(x)+x是增函数
B.y=f(x)+x是减函数
C.y=f(x)是增函数
D.y=f(x)是减函数
不妨令x1<x2,所以x1-x2<0,因为>-1⇔f(x1)-f(x2)<-(x1-x2)⇔f(x1)+x1<f(x2)+x2,令g(x)=f(x)+x,所以g(x1)<g(x2),又x1<x2,所以g(x)=f(x)+x是增函数.故选A.
二、多项选择题
7.下列四个函数中,在(1,+∞)上为增函数的是( )
A.f(x)=- B.f(x)=x2-3x
C.f(x)=|x+2| D.f(x)=3-x
对于A,由复合函数单调性得f(x)=-在(1,+∞)上为增函数,A符合题意;对于B,f(x)=x2-3x图象的对称轴为直线x=,所以该函数在
(1,+∞)上是先减后增,B不符合题意;对于C,当x>1时,f(x)=|x+2|=x+2是增函数,C符合题意;对于D,f(x)=3-x在(1,+∞)上是减函数,D不符合题意.故选AC.
8.已知函数f(x)=x2-2ax+a在区间(-∞,1)上有最小值,则函数g(x)=在区间[1,+∞)上一定( )
A.单调递减 B.单调递增 C.有最小值 D.有最大值
因为函数f(x)=x2-2ax+a在区间(-∞,1)上有最小值,所以函数图象的对称轴应当位于区间(-∞,1)内,所以a<1,g(x)==x+-2a(x≥1),任取1≤x1<x2,g(x1)-g(x2)=x1+-x2-=x1-x2+=
(x1-x2),由a<1,1≤x1<x2,有x1-x2<0,x1x2>1>0,x1x2-a>0,则g(x1)-g(x2)<0,即g(x1)<g(x2),所以g(x)=x+-2a在区间[1,+∞)上单调递增,函数的最小值为g(1)=1-a,无最大值.故选BC.
三、填空题
9.函数y=log|x-3|的单调递减区间是__________.
令u(x)=|x-3|,则在(-∞,3)上u(x)单调递减,在(3,+∞)上u(x)单调递增.又因为0<<1,所以y=logx是减函数,所以在区间(3,+∞)上,函数y=log|x-3|单调递减.
(3,+∞)
10.已知函数y=(x∈(m,n])的最小值为0,则m的取值范围是________.
因为函数y===-1,所以在(-1,+∞)上,函数单调递减.又当x=2时,y=0,所以-1≤m<2.
[-1,2)
11.已知函数f(x)=则f(f(-3))=________,f(x)的最小值是________.
因为f(-3)=lg[(-3)2+1]=lg 10=1,所以f(f(-3))=f(1)=0.当x≥1时,f(x)=x+-3≥2-3,当且仅当x=时取等号,此时f(x)min=2-3<0;当x<1时,f(x)=lg(x2+1)≥lg 1=0,当且仅当x=0时取等号,此时f(x)min=0.综上,函数f(x)的最小值为2-3.
0
2-3
四、解答题
12.已知函数f(x)=x,g(x)=-x2+4x+1,
x∈R.
(1)在同一直角坐标系中画出函数f(x)和g(x)
的图象;
f(x),g(x)的图象如图所示.
(2)∀x∈R,用M(x)表示f(x),g(x)中的最大者,记为M(x)=max{f(x),g(x)},试判断M(x)在区间(-∞,a]上的单调性.
由(1)及M(x)的定义得,M(x)在(-∞,0]上单调递减,在[0,2]上单调递增,在[2,+∞)上单调递减,所以当a≤0时,M(x)在(-∞,a]上单调递减;当0<a≤2时,M(x)在(-∞,0]上单调递减,在[0,a]上单调递增;当a>2时,M(x)在(-∞,0]上单调递减,在[0,2]上单调递增,在[2,a]上单调递减.
13.已知函数f(x)=a-.
(1)求f(0);
f(0)=a-=a-1.
(2)探究f(x)的单调性,并证明你的结论;
f(x)在R上单调递增.证明如下:
因为f(x)的定义域为R,所以任取x1,x2∈R且x1<x2,则f(x1)-f(x2)=a--a+=,因为y=2x在R上单调递增且x1<x2,所以0<2x1<2x2,所以2x1-2x2<0,2x1+1>0,2x2+1>0.所以f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)<f(x2).所以f(x)在R上单调递增.
(3)若f(x)为奇函数,求满足f(ax)<f(2)的x的取值范围.
因为f(x)是奇函数,所以f(-x)=-f(x),即a-=-a+,解得a=1.所以f(ax)<f(2)即为f(x)<f(2),又因为f(x)在R上单调递增,所以x<2.所以x的取值范围是(-∞,2).
14.(多选题)已知函数f(x)=则下列结论正确的是( )
A.f(x)在R上为增函数
B.f(e)>f(2)
C.若f(x)在(a,a+1)上单调递增,则a≤-1或a≥0
D.当x∈[-1,1]时,f(x)的值域为[1,2]
易知f(x)在(-∞,0],(0,+∞)上单调递增,A错误,B正确;若f(x)在(a,a+1)上单调递增,则a≥0或a+1≤0,即a≤-1或a≥0,故C正确;当x∈[-1,0]时,f(x)∈[1,2],当x∈(0,1]时,f(x)∈(-∞,2],故当x∈[-1,1]时,f(x)∈(-∞,2],故D错误.故选BC.
15.(2025·湖南邵阳联考)设a=,b=,c=,则a,b,c的大小关系是( )
A.a<b<c B.c<b<a C.b<a<c D.c<a<b
==,设f(x)=,0<x<1,f′(x)=,所以f′(x)<0,
所以f(x)在(0,1)上单调递减,因为>,所以f<f,所以a<b.又a-c=,设g(x)=ex-ex,则g′(x)=ex-e,当x<1时,g′(x)<0,所以g(x)在(-∞,1)上单调递减,所以g>g(1)=0,所以a>c.综上,c<a<b.故选D.
16.设f(x)是定义在(0,+∞)上的函数,且f=f(x)-f(y),当x>1时,f(x)<0.
(1)判断f(x)的单调性,并证明;
f(x)为(0,+∞)上的减函数,证明如下:设0<x1<x2,则>1,因为当x>1时f(x)<0,所以f=f(x2)-f(x1)<0,即0<x1<x2时,f(x2)<f(x1),所以f(x)为(0,+∞)上的减函数.
(2)若f=1,解不等式f(x)+f(5-x)≥-2.
令x=y=1,得f(1)=f(1)-f(1)=0,所以f(1)=0,令x=1,y=
2,得f=f(1)-f(2)=1,所以f(2)=-1,则f(x)+f(5-x)≥-2⇔f(x)+f(5-x)≥2f(2),即f(x)-f(2)≥f(2)-f(5-x),由于f=f(x)-f(y),则f
≥f,因为f(x)为(0,+∞)上的减函数,所以解得0<x≤1或4≤x<5,故解集为(0,1]∪[4,5).
$$