内容正文:
第5章 导数及其应用
1
5.3 导数在研究函数中的应用
5.3.1 单调性
2
研究股票时,我们最关心的是股票曲线的发展趋势(走高或走低),
以及股票价格的变化范围(封顶或保底).从股票走势曲线图来看,股票有
升有降.我们知道,股票走势曲线的变化趋势可以看作函数曲线的单调性,
能否用导数研究函数的单调性呢?
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1.结合实例,借助几何直观了解函数的单调性与导数的关系.
2.能利用导数研究函数及含参函数的单调性.
3.会求函数的单调区间.
4.会利用函数的单调性求不等式.
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学习目标
4
1
新知学习 探究
2
课堂巩固 自测
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PART
01
新知学习 探究
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一 函数图象与导函数图象的关系
[知识梳理]
根据以直代曲思想,函数在某一点附近的图象可近似看作直线 ,我们可
以用直线 的斜率来刻画函数图象经过该点时上升或下降的变化趋势.
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[例1] (1)已知的导函数 的图象如图所示,那么
的图象最有可能是( )
A. B. C. D.
解析:由题意可知,当和时,导函数,函数 单调
递减;当时,导函数,函数单调递增,故函数
的图象如图D.
√
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(2)设函数在定义域内可导,其图象如图所示,则导函数 的图
象可能是( )
A. B. C. D.
解析:由函数的图象,知当时, 是单调递减的,
所以 ;
当时,先单调递减,后单调递增,最后单调递减,所以 先
负后正,最后为负.
故选B.
√
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函数图象的升降可以通过导数的正负来分析判断,即符号为正,图象
上升;符号为负,图象下降.看导函数图象时,主要是看图象在 轴上方还
是下方,即关心导数值的正负,而不是其单调性.解决问题时,一定要分清
是函数图象还是导函数图象.
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[跟踪训练1] 已知是的导函数,若 的图象如图所示,则
的图象可能是( )
A. B. C. D.
解析:选C.由题图可知,当时,,即函数 单调递增;
当时,,即函数单调递减;当 时,
,即函数 单调递增.结合选项易知C正确.
√
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二 利用导数判断或证明函数的单调性的思路
思考 “在某区间内”是否是“函数 在此区间上单调
递增(减)”的充要条件?
提示 “在某区间内”是“函数 在此区间上单调递增
(减)”的充分条件,而不是必要条件.如果出现个别点使 ,不会
影响函数 在包含该点的某个区间上的单调性.
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[知识梳理]
对于函数 ,如果在某区间上:
的正负 的单调性
函数 在该区间上单调递增
函数 在该区间上单调递减
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[例2] (1)判断函数在区间 上的单调性.
【解】由于 ,
所以 .
由于,所以, .
故 .
所以函数在区间 上单调递增.
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(2)求证:函数在 上单调递减.
证明:由于 ,
并且当时,, ,
因此 ,
所以 ,
故函数在 上单调递减.
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15
利用导数判断或证明函数的单调性的思路
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[跟踪训练2] (1)证明函数在 上是增函数.
证明:由题意知, ,所以
在 上是增函数.
(2)判断函数在 上的单调性.
解: ,
因为当时, ,
所以,当且仅当 时等号成立,
所以在 上单调递增.
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三 求函数的单调区间
[例3] (对接教材例1)确定下列函数的单调区间:
(1) ;
【解】设,,因为时, 恒成立,
则当,即时,,此时函数 单调递增,
当,即时,,此时函数 单调递减,
则函数的单调递增区间为,单调递减区间为 .
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(2) ;
【解】设 ,
,
令,解得或 ,
则当或时,,此时在, 上单调递增;
当时,,此时在 上单调递减;
则的单调递增区间为,,单调递减区间为 .
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(3) .
【解】函数的定义域为, ,
令,得,所以函数在 上单调递增;
令,得,所以函数在 上单调递减,则
函数的单调递减区间是,单调递增区间是 .
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求可导函数<m></m>的单调区间的一般步骤
(1)确定函数<m></m>的定义域;
(2)求导函数<m></m>;
(3)解不等式<m></m>(或<m></m>),并写出解集;
(4)根据(3)的结果确定函数<m></m>的单调区间.
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[跟踪训练3] (1)函数 的单调递减区间是( )
A. B. C. D.
解析:选C.由题意,函数的定义域为 ,且
,
因为,可得 ,
令 ,
即,解得 ,
所以函数的单调递减区间为 .
√
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(2)函数 的单调递增区间为______.
解析:易知函数的定义域为 .
,
令,则 ,
所以的单调递增区间为 .
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PART
02
课堂巩固 自测
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1.若函数的图象如图所示,则 的图象可能是( )
A. B. C. D.
解析:选C.由题中的图象可知,在区间上, ,
单调递增,在区间上,, 单调递减,可排除A,
D;
在处,,即在处, 的切线的斜率为0,可排
除B.
√
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2.(多选)已知定义在上的函数,其导函数 的大致图象如图所
示,则下列叙述正确的是( )
A. B.
C. D.
解析:选.由题意得,当时,,所以函数 在
上单调递增,因为,所以 ,C选项正确;
当时,,所以函数在 上单调递减,
因为,所以,D选项正确.故选 .
√
√
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3.函数在 上的单调递减区间是______.
解析:令 ,
即 ,
又,得 ,
即函数在上的单调递减区间是 .
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4.判断下列函数的单调性.
(1) ;
解:的定义域为, ,
令,得,在, 上单调递减;
令,得,在, 上单调递增.
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(2) .
【解】的定义域为 ,
,
令,得且,所以在区间和 上单调递
减;
令,得,所以在区间 上单调递增.
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1.已学习:导数与函数的单调性的关系.
2.须贯通:(1)证明单调性的方法.
(2)利用导数求函数 的单调区间的一般步骤.
3.应注意:讨论函数单调性时不要忽略定义域.
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