6.2.1 导数与函数的单调性(教用Word)-【优学精讲】2025-2026学年高中数学选择性必修第三册(人教B版)
2026-06-02
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | 高中数学人教B版选择性必修第三册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 6.2.1 导数与函数的单调性 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 626 KB |
| 发布时间 | 2026-06-02 |
| 更新时间 | 2026-06-02 |
| 作者 | 拾光树文化 |
| 品牌系列 | 优学精讲·高中同步 |
| 审核时间 | 2026-03-23 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56960732.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本讲义聚焦“导数与函数的单调性”核心知识点,前承导数的概念与几何意义,后为导数求极值、最值等应用铺垫。通过实例引入、问题驱动,结合“想一想”深化理解,分题型(关系判断、单调区间求解、参数范围确定)构建学习支架。
资料以股票走势实例激发兴趣,通过函数与导函数图象转化培养直观想象,含参数问题讨论提升逻辑推理,分层训练(母题探究、跟踪训练)兼顾课中教学与课后巩固,落实数学抽象与数学运算素养,助力师生高效教与学。
内容正文:
6.2.1 导数与函数的单调性
课标要求
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(数学抽象、直观想象).
2.能利用导数研究函数的单调性(逻辑推理、数学运算).
3.对于多项式函数,能求不超过三次的多项式函数的单调区间(数学运算).
研究股票时,我们最关心的是股票的发展趋势(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.在数学上,函数曲线也有升有降,就是我们常说的单调性.
【问题】 函数的单调性与导数有什么关系?
知识点 函数的单调性与其导数正负的关系
一般地,函数f(x)的单调性与其导函数f'(x)的正负之间具有如下的关系:
(1)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;
(2)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.如果在某个区间上恒有f'(x)=0,那么函数y=f(x)在这个区间上单调性如何?
提示:函数y=f(x)在这个区间上是常数函数,不具有单调性.
2.在区间(a,b)内,若f'(x)>0,则f(x)在此区间上单调递增,反之也成立吗?
提示:不一定成立.比如y=x3在R上为增函数,但其在x=0处的导数等于零.也就是说f'(x)>0是y=f(x)在某个区间上单调递增的充分不必要条件.
3.函数图象的变化趋势与导数值大小有何关系?
提示:如果一个函数在某一范围内导数的绝对值较大,那么这个函数在这个范围内变化的较快,其图象比较陡峭.即|f'(x)|越大,则函数f(x)的切线斜率的绝对值越大,函数f(x)的变化率就越大.
1.函数f(x)=2x-sin x在(-∞,+∞)上( )
A.是增函数
B.是减函数
C.在(0,+∞)上单调递增,在(-∞,0)上单调递减
D.在(0,+∞)上单调递减,在(-∞,0)上单调递增
解析:A 因为f'(x)=2-cos x>0,所以f(x)在(-∞,+∞)上是单调递增函数.
2.已知二次函数y=f(x)的图象如图所示,则其导函数y=f'(x)的图象大致形状是( )
解析:C 观察y=f(x)的图象可知,函数在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,所以导函数y=f'(x)在(-∞,0)上小于0,在(0,+∞)上大于0.结合各选项可知,只有选项C符合题意.
3.如图为导函数y=f'(x)的图象,则函数y=f(x)的单调递增区间是 (-∞,-3],(-2,1],(3,+∞) ,单调递减区间是 (-3,-2],(1,3] .
解析:由f'(x)的图象可知,当x在区间(-3,-2]和(1,3]时,f'(x)<0,此时f(x)单调递减;当x在区间(-∞,-3],(-2,1],(3,+∞)时,f'(x)>0,此时f(x)单调递增.所以f(x)的单调递增区间是(-∞,-3],(-2,1],(3,+∞);f(x)的单调递减区间是(-3,-2],(1,3].
题型一|导数与函数单调性的关系
角度1 根据原函数图象确定导函数图象
【例1】 已知函数y=f(x)的图象如图所示,则函数y=f'(x)的图象可能是图中的( C )
解析: 由函数y=f(x)的图象的增减变化趋势判断函数y=f'(x)的正、负情况如下表:
x
[-1,b)
[b,a)
[a,1]
f'(x)
-
+
-
f(x)
单调递减
单调递增
单调递减
由表可知函数y=f'(x)的图象,当x∈[-1,b)时,在x轴下方;当x∈[b,a)时,在x轴上方;当x∈[a,1]时,在x轴下方.故选C.
通性通法
对于原函数图象,要看其在哪个区间内单调递增,则在该区间内导数值大于零.在哪个区间内单调递减,则在此区间内导数值小于零.根据导数值的正负可判定导函数图象.
角度2 由导函数图象确定原函数图象
【例2】 (1)已知y=f'(x)的图象如图所示,则y=f(x)的图象最有可能是图中的( C )
解析:(1)由f'(x)>0(f'(x)<0)的分界点判断原函数在此分界点两侧的图象的上升和下降趋势.由已知可得x的取值范围和f'(x)的正、负,f(x)的增减变化情况如下表所示:
x
(-∞,0]
(0,2]
(2,+∞)
f'(x)
+
-
+
f(x)
单调递增
单调递减
单调递增
由表可知f(x)在(-∞,0]内单调递增,在(0,2]内单调递减,在(2,+∞)内单调递增,故满足条件的只有C,故选C.
(2)已知f'(x)是f(x)的导函数,f'(x)的图象如图所示,则f(x)的图象只可能是( D )
解析:(2)从f'(x)的图象可以看出,在区间内,导数递增;在区间内,导数递减.即函数f(x)的图象在内越来越陡峭,在内越来越平缓.
通性通法
通过观察导函数图象,确定导数值正负所在区间,也就确定了增减区间;根据导函数图象的变化,可确定原函数增减快慢.
【跟踪训练】
1.已知函数f(x)的图象如图所示,则其导函数f'(x)的图象可能是( )
解析:B 由题图可得函数f(x)是单调递增的,则其导函数f'(x)≥0恒成立,排除A、D两个选项;对于B,当x=0时,f'(0)=0,对应的原函数此时斜率为零,该选项满足题意;选项C不符合题意.故选B.
2.已知函数y=f(x),y=g(x)的导函数图象如图所示,则y=f(x),y=g(x)的图象可能是( )
解析:B 两个导函数的图象在x轴上方说明两个函数都是增函数,y=f'(x)的函数值由小到大,说明y=f(x)的图象越来越“陡峭”,y=g'(x)的函数值由大到小,说明y=g(x)的图象越来越“平缓”.故选B.
题型二|利用导数求函数的单调区间
角度1 不含参数的函数求单调区间
【例3】 已知函数f(x)=,判断函数f(x)的单调性.
解:函数f(x)的定义域为(0,1)∪(1,+∞),
f'(x)=.
由f'(x)=0,可得x=e.
则当0<x<1和1<x<e时,
f'(x)<0,f(x)单调递减;
当x>e时,f'(x)>0,f(x)单调递增.
故f(x)在(0,1)和(1,e)上单调递减,在(e,+∞)上单调递增.
通性通法
求函数y=f(x)的单调区间的步骤
(1)确定函数f(x)的定义域;
(2)求导函数f'(x);
(3)解不等式f'(x)>0(或f'(x)<0),并写出解集;
(4)结合函数f(x)的定义域,根据(3)的结果确定函数f(x)的单调区间.
角度2 含参数的函数求单调区间
【例4】 已知函数f(x)=(x-1)ex-ax2+b.讨论f(x)的单调性.
解:f'(x)=xe x-2ax=x(ex-2a),
①当a≤0时,令f'(x)=0⇒x=0,
且当x<0时,f'(x)<0,f(x)单调递减;当x>0时,f'(x)>0,f(x)单调递增.
②当0<a<时,令f'(x)=0⇒x1=0,x2=ln 2a<0,
且当x<ln 2a时,f'(x)>0,f(x)单调递增,当ln 2a<x<0时,f'(x)<0,f(x)单调递减;当x>0时,f'(x)>0,f(x)单调递增.
③当a=时,f'(x)=x(ex-1)≥0,f(x)在R上单调递增.
④当a>时,令f'(x)=0⇒x1=0,x2=ln 2a>0,
且当x<0时,f'(x)>0,f(x)单调递增;当0<x<ln 2a时,f'(x)<0,f(x)单调递减;当x>ln 2a时,f'(x)>0,f(x)单调递增.
通性通法
含参数的单调性问题解题步骤
【跟踪训练】
设函数f(x)=ex-ax-2,求f(x)的单调区间.
解:函数f(x)的定义域为(-∞,+∞),f'(x)=ex-a.
若a≤0,则f'(x)>0.
所以f(x)在(-∞,+∞)上单调递增.
若a>0,则当x∈(-∞,ln a)时,f'(x)<0;
当x∈(ln a,+∞)时,f'(x)>0.
所以f(x)在(-∞,ln a)上单调递减,在(ln a,+∞)上单调递增.
综上所述,当a≤0时,函数f(x)在(-∞,+∞)上单调递增;
当a>0时,f(x)在(-∞,ln a)上单调递减,在(ln a,+∞)上单调递增.
题型三|已知函数的单调性求参数的范围
【例5】 若函数f(x)=kx-ln x在区间(1,+∞)上单调递增,则k的取值范围是 [1,+∞) .
解析:由于f'(x)=k-,f(x)=kx-ln x在区间(1,+∞)上单调递增可得f'(x)=k-≥0在(1,+∞)上恒成立,即k≥在(1,+∞)上恒成立,又0<<1,所以k≥1.即k的取值范围为[1,+∞).
【母题探究】
1.(变设问)本例条件不变,若函数f(x)在区间(1,+∞)上单调递减,求k的取值范围.
解:∵f'(x)=k-,且f(x)在(1,+∞)上单调递减,
∴f'(x)=k-≤0在(1,+∞)上恒成立,
即k≤,∵0<<1,∴k≤0.
即k的取值范围为(-∞,0].
2.(变条件,变设问)若本例中的函数“f(x)=kx-ln x”换为“f(x)=x2+aln(x+1)(a为常数)”.若函数y=f(x)在区间[1,+∞)上单调递增,求实数a的取值范围.
解:由题意知,f'(x)=≥0在[1,+∞)上恒成立,即a≥-2x2-2x在区间[1,+∞)上恒成立.
∵y=-2x2-2x在区间[1,+∞)上的最大值为-4,
∴a≥-4.
经检验,当a=-4时,f'(x)==≥0,x∈[1,+∞).
故实数a的取值范围是[-4,+∞).
3.(变条件)若将本例中条件“单调递增”改为“不单调”,求k的取值范围.
解:f(x)=kx-ln x,f'(x)=k-.
当k≤0时,f'(x)<0.
∴f(x)在(1,+∞)上单调递减,不合题意.
当k>0时,令f'(x)=0,得x=,
只需∈(1,+∞),即>1,则0<k<1.
∴k的取值范围是(0,1).
通性通法
1.利用导数求参数范围的基本思路
(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.
【跟踪训练】
已知函数g(x)=-x3+x2-ax在(0,+∞)上单调递减,设实数a的取值集合为M.
(1)求M;
解:(1)因为g(x)=-x3+x2-ax,所以g'(x)=-x2+2x-a.
因为函数g(x)=-x3+x2-ax在(0,+∞)上单调递减,
所以-x2+2x-a≤0对∀x∈(0,+∞)成立,
所以a≥-x2+2x=-(x-1)2+1对∀x∈(0,+∞)成立,
又-(x-1)2+1≤1,
所以a≥1,
所以实数a的取值集合M为[1,+∞).
(2)若函数y=lg(2-)在区间M上单调递增,求实数m的取值范围.
解:(2)函数y=lg(2-)在区间[1,+∞)上单调递增,
所以函数y=2-为[1,+∞)上的增函数,且当x≥1时,2->0恒成立,
由函数性质可得
所以0<m<2.
所以m的取值范围为(0,2).
1.设函数f(x)的图象如图所示,则导函数f'(x)的图象可能为( )
解析:C 由f(x)的图象可知,函数f(x)的单调递增区间为(1,4),单调递减区间为(-∞,1)和(4,+∞),因此,当x∈(1,4)时,f'(x)>0,当x∈(-∞,1)或x∈(4,+∞)时,f'(x)<0,结合选项知选C.
2.若函数f(x)=-cos x+ax为增函数,则实数a的取值范围为( )
A.[-1,+∞) B.[1,+∞)
C.(-1,+∞) D.(1,+∞)
解析:B 由题意可得,f'(x)=sin x+a≥0恒成立,故a≥-sin x恒成立,因为-1≤-sin x≤1,所以a≥1.故选B.
3.函数f(x)=3+xln x的单调递增区间是 ,单调递减区间是 .
解析:f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)=ln x+1,令f'(x)>0,即ln x+1>0,得x>.令f'(x)<0得0<x<,故函数f(x)的单调递增区间是,单调递减区间是.
4.已知函数f(x)=x+bln x在区间(0,2)上不是单调函数,则b的取值范围是 (-2,0) .
解析:f'(x)=1+=,令g(x)=x+b(x>0),则g(x)是增函数,故需g(0)=b<0,g(2)=b+2>0,b>-2,所以b∈(-2,0).
5.已知函数f(x)=x3+mx2+nx+1的单调递减区间是(-3,1),则m+n= -2 .
解析:由题知f'(x)=x2+2mx+n,由于函数f(x)=x3+mx2+nx+1的单调递减区间是(-3,1),所以x=-3,x=1是f'(x)=x2+2mx+n的两个零点,根据一元二次方程根与系数的关系得解得所以m+n=-2.
1.函数f(x)=x2ln x的单调递减区间为( )
A.(0,) B.
C.(,+∞) D.
解析:D 由题意得,函数f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)=2x·ln x+x2·=2xln x+x=x(2ln x+1).令f'(x)<0,得2ln x+1<0,解得0<x<,故函数f(x)=x2ln x的单调递减区间为.
2.函数f(x)=x3lg(x2+1)+ex的部分图象可能是( )
解析:A 对f(x)求导得f'(x)=3x2lg(x2+1)++e>0恒成立,故f(x)在R上单调递增,A正确.故选A.
3.已知函数f(x)=aln x-x2+6x在定义域内单调递减,则实数a的取值范围是( )
A.[-9,+∞) B.(-9,+∞)
C.(-∞,-9) D.(-∞,-9]
解析:D 由已知,函数f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)=-x+6.由f(x)=aln x-x2+6x在定义域内单调递减,所以f'(x)≤0在(0,+∞)上恒成立,即-x+6≤0,可转化为a≤x2-6x在(0,+∞)上恒成立,所以a≤(x2-6x)min.因为y=x2-6x=(x-3)2-9,所以(x2-6x)min=-9,所以a≤-9.因此实数a的取值范围是(-∞,-9].故选D.
4.若f(x)=,e<a<b,则( )
A.f(a)>f(b) B.f(a)=f(b)
C.f(a)<f(b) D.f(a)f(b)>1
解析:A 由f'(x)=<0,解得x>e,∴f(x)在(e,+∞)上为减函数,∵e<a<b,∴f(a)>f(b).
5.已知f(x)=2aln x+x2,若∀x1,x2∈(0,+∞)且x1≠x2都有>4,则a的取值范围是( )
A.(1,+∞) B.[1,+∞)
C.(0,1) D.(0,1]
解析:B 任取x1,x2∈(0,+∞),假设x1<x2,因为>4,所以f(x1)-f(x2)<4(x1-x2),即f(x1)-4x1<f(x2)-4x2.构造函数g(x)=f(x)-4x,由题意知,g(x)在(0,+∞)上单调递增,所以g'(x)=f'(x)-4≥0,即+2x-4≥0,所以a≥2x-x2,又2x-x2=-(x-1)2+1≤1,所以a≥1,所以a的取值范围是[1,+∞).
6.〔多选〕若函数f(x)=x2-9ln x在区间[m-1,m+1]上单调,则实数m的取值范围可以是( )
A.m≥4 B.m≤2
C.1<m≤2 D.0<m≤3
解析:AC 易知函数f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)=x-=.由f'(x)≥0得函数f(x)的单调递增区间为[3,+∞);由f'(x)≤0得函数f(x)的单调递减区间为(0,3].因为f(x)在区间[m-1,m+1]上单调,所以或m-1≥3,解得1<m≤2或m≥4.结合选项可得A、C正确.故选A、C.
7.函数y=的单调递减区间是 (-∞,0)和(0,1) .
解析:函数的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),y'==,令y'<0,得x<1,且x≠0.故函数的单调递减区间是(-∞,0)和(0,1).
8.已知函数f(x)=x3-ax-1,若f(x)在(-1,1)上单调递减,则a的取值范围为 [3,+∞) .
解析:∵f(x)=x3-ax-1,∴f'(x)=3x2-a.要使f(x)在(-1,1)上单调递减,则f'(x)≤0在x∈(-1,1)上恒成立,故a≥3x2在x∈(-1,1)上恒成立,在x∈(-1,1)上,3x2<3,即a≥3,∴a的取值范围为[3,+∞).
9.已知定义在(0,+∞)上的函数f(x)的导函数为f'(x),且满足f'(x)·x<f(x),f(3)=0,则>0的解集为 (0,3) .
解析:设g(x)=,因为f'(x)·x<f(x),所以g'(x)=<0⇒g(x)是(0,+∞)上的减函数.因为f(3)=0,所以g(3)=0,因此>0⇒g(x)>0=g(3)⇒x<3.因为x>0,所以0<x<3.所以>0的解集为(0,3).
10.已知二次函数h(x)=ax2+bx+2,其导函数y=h'(x)的图象如图,f(x)=6ln x+h(x).
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)求f(x)的单调区间.
解:(1)由已知,h'(x)=2ax+b,
其图象为直线,且过(0,-8),(4,0)两点,
把两点坐标代入h'(x)=2ax+b,解得
∴h(x)=x2-8x+2,h'(x)=2x-8,
∴f(x)=6ln x+x2-8x+2.
(2)∵f'(x)=+2x-8=(x>0).
∴当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:
x
(0,1]
(1,3]
(3,+∞)
f'(x)
+
-
+
f(x)
单调递增
单调递减
单调递增
∴f(x)的单调递增区间为(0,1]和(3,+∞),
f(x)的单调递减区间为(1,3].
11.〔多选〕若函数exf(x)在f(x)的定义域上单调递增,则称函数f(x)具有M性质.下列函数中具有M性质的增函数是( )
A.f(x)=2-x B.f(x)=3-x
C.f(x)=x3 D.f(x)=x2+2
解析:AD 对于A,exf(x)=ex·2-x=,在R上为增函数,故A符合要求;
对于B,exf(x)=ex·3-x=,在R上为减函数,故B不符合要求;
对于C,exf(x)=ex·x3,故[exf(x)]'=(ex·x3)'=ex·(x3+3x2),显然函数exf(x)=ex·x3在R上不单调,故C不符合要求;
对于D,exf(x)=ex·(x2+2),故[exf(x)]'=[ex·(x2+2)]'=ex·(x2+2x+2)=ex·[(x+1)2+1]>0,故函数exf(x)=ex·(x2+2)在R上为增函数,故D符合要求,故选A、D.
12.已知函数f(x)=ax3+bx2的图象经过点M(1,4),曲线在点M处的切线恰好与直线x+9y=0垂直.则实数a= 1 ;若函数f(x)在区间[m,m+1]上单调递增,则m的取值范围为 m≥0或m≤-3 .
解析:因为函数f(x)=ax3+bx2的图象经过点M(1,4),所以a+b=4. ①
f'(x)=3ax2+2bx,则f'(1)=3a+2b.
由条件f'(1)·=-1,即3a+2b=9. ②
由①②解得a=1,b=3.
f(x)=x3+3x2,则f'(x)=3x2+6x.令f'(x)=3x2+6x≥0,得x≥0或x≤-2.因为函数f(x)在区间[m,m+1]上单调递增,所以[m,m+1]⊆(-∞,-2]∪[0,+∞),所以m≥0或m+1≤-2,所以m≥0或m≤-3.
13.已知函数f(x)=x2-x+ln x.
(1)当a=2时,求函数f(x)的单调递增区间;
(2)讨论函数f(x)的单调性.
解:(1)函数f(x)=x2-x+ln x的定义域为(0,+∞),
当a=2时,f(x)=x2-x+ln x,
所以f'(x)=x-+==.
故当x∈(0,)时,f'(x)>0,函数f(x)在(0,)上单调递增;
当x∈(,2)时,f'(x)<0,函数f(x)在(,2)上单调递减;
当x∈(2,+∞)时,f'(x)>0,函数f(x)在(2,+∞)上单调递增.
所以函数f(x)的单调递增区间为(0,)和(2,+∞).
(2)由f(x)=x2-x+ln x可得f'(x)=x-+==.
①当a<0时,f'(x)>0,f(x)在(0,+∞)上单调递增;
②当0<a<1时,x∈(0,a)时,f'(x)>0,f(x)在(0,a)上单调递增;
x∈(a,)时,f'(x)<0,f(x)在(a,)上单调递减;
x∈(,+∞)时,f'(x)>0,f(x)在(,+∞)上单调递增;
③当a=1时,f'(x)≥0,且仅在x=1时,f'(x)=0,
所以函数f(x)在(0,+∞)上单调递增;
④当a>1时,x∈(0,)时,f'(x)>0,f(x)在(0,)上单调递增;
x∈(,a)时,f'(x)<0,f(x)在(,a)上单调递减;
x∈(a,+∞)时,f'(x)>0,f(x)在(a,+∞)上单调递增.
综上所述,当a<0时,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增;
当0<a<1时,函数f(x)在(0,a)和(,+∞)上单调递增,在(a,)上单调递减;
当a=1时,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增;
当a>1时,函数f(x)在(0,)和(a,+∞)上单调递增,在(,a)上单调递减.
14.〔多选〕 如果函数f(x)对定义域内的任意实数,都有f(x)+xf'(x)≥0,则称函数y=f(x)为“F函数”.下列函数不是“F函数”的是( )
A.f(x)=ex B.f(x)=ln x
C.f(x)=x2 D.f(x)=sin x
解析:ABD 令g(x)=xf(x),则g'(x)=f(x)+xf'(x)≥0,即函数g(x)在定义域内是增函数,称函数y=f(x)为“F函数”.对于A,f(x)=ex,g(x)=xf(x)=xex(x∈R),g'(x)=ex+xex=(x+1)ex,当x>-1时,g'(x)>0,g(x)单调递增,当x<-1时,g'(x)<0,g(x)单调递减,不符合在定义域内是增函数,则函数f(x)=ex不是“F函数”,故A符合题意;对于B,f(x)=ln x,g(x)=xf(x)=xln x(x>0),g'(x)=ln x+1,当0<x<时,g'(x)<0,g(x)单调递减,当x>时,g'(x)>0,g(x)单调递增,不符合在定义域内是增函数,则函数f(x)=ln x不是“F函数”,故B符合题意;对于C,f(x)=x2,g(x)=xf(x)=x3(x∈R),g'(x)=3x2≥0,所以g(x)是增函数,则函数f(x)=x2是“F函数”,故C不符合题意;对于D,f(x)=sin x,g(x)=xf(x)=xsin x(x∈R),g'(x)=sin x+xcos x,当π<x<时,g'(x)<0,g(x)单调递减,不符合在定义域内是增函数,则函数f(x)=sin x不是“F函数”,故D符合题意.故选A、B、D.
15.已知函数f(x)=a(x-1)-ln x,g(x)=ex.
(1)讨论y=f(x)的单调性;
(2)若函数F(x)=f(x)·g(x)在[1,+∞)上单调递增,求实数a的取值范围.
解:(1)y=f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)=,
当a≤0时,f'(x)<0在(0,+∞)上恒成立,
所以y=f(x)在(0,+∞)上单调递减.
当a>0时,令f'(x)=0,得x=,
当f'(x)<0时,0<x<,当f'(x)>0时,x>,
则y=f(x)在上单调递减,在上单调递增.
(2)F(x)=[a(x-1)-ln x]·ex,
由题意知F'(x)=·ex≥0在[1,+∞)上恒成立,
所以ax-ln x-≥0在[1,+∞)上恒成立.
令h(x)=ax-ln x-,则至少有h(1)≥0⇒a-1≥0⇒a≥1(经检验a=1符合题意).
当a≥1时,有h'(x)=a-+=.
令φ(x)=ax2-x+1,其图象开口向上,对称轴方程为x=∈,
故φ(x)在[1,+∞)上单调递增,所以φ(x)≥φ(1)=a>0,
所以h'(x)>0,所以h(x)在[1,+∞)上单调递增.
综上,实数a的取值范围为[1,+∞).
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