第2章 第2节 函数的单调性与最值-【优学精研】2027年高考数学一轮总复习教用Word
2026-06-16
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 函数的单调性,函数的最值 |
| 使用场景 | 高考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2027-2028 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 470 KB |
| 发布时间 | 2026-06-16 |
| 更新时间 | 2026-06-16 |
| 作者 | 拾光树文化 |
| 品牌系列 | 优学精研·高考一轮总复习 |
| 审核时间 | 2026-06-16 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58321101.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该高中数学讲义围绕函数单调性与最值高考核心考点,按定义理解、判断方法、应用策略、最值求解的逻辑层次梳理知识,通过知识梳理构建体系,诊断自测查漏补缺,题型突破结合真题讲解,帮助学生系统掌握考点内在联系,突破应用难点。
讲义采用一题多解(定义法与导数法判断单调性)和分层训练(诊断题、基础题、综合题)策略,通过复合函数“同增异减”模型建构培养数学思维,用换元法、分离常数法求最值强化数学语言表达,确保学生在有限时间内提升推理与应用能力,为教师把控复习节奏提供精准教学支持。
内容正文:
第2节 函数的单调性与最值
1.借助函数图象,会用符号语言表达函数的单调性、最大值、最小值.
2.理解函数的单调性、最大值、最小值的实际意义.
3.掌握函数单调性的简单应用.
知识梳理
1.函数的单调性
(1)单调性的定义
定
义
要求x1,x2
一般地,设函数f(x)的定义域为D,区间I⊆D,如果 ∀ x1,x2∈I,当x1<x2时
要求
f(x1)与
f(x2)
都有 f(x1)<f(x2)
都有 f(x1)>f(x2)
结论
函数f(x)在区间I上 单调递增 ;若函数f(x)在定义域D上单调递增,则称f(x)为增函数
函数f(x)在区间I上 单调递减 ;若函数f(x)在定义域D上单调递减,则称f(x)为减函数
图象描述
自左向右看图象是 上升的
自左向右看图象是 下降的
(2)单调区间的定义:如果函数y=f(x)在区间I上 单调递增 或 单调递减 ,那么就说函数y=f(x)在这一区间具有(严格的)单调性, 区间I 叫做y=f(x)的单调区间.
提醒:(1)求函数的单调区间或讨论函数的单调性必须先求函数的定义域;(2)“函数的单调区间为M”与“函数在区间N上单调”是两个不同的概念,显然N⊆M.
2.函数的最值
前提
设函数y=f(x)的定义域为D,如果存在实数M满足
条件
①∀x∈D,都有 f(x)≤M ;
②∃x0∈D,使得 f(x0)=M
①∀x∈D,都有 f(x)≥M ;
②∃x0∈D,使得 f(x0)=M
结论
M是函数y=f(x)的 最大 值
M是函数y=f(x)的 最小 值
提醒:(1)闭区间上的连续函数一定存在最大值和最小值,当函数在闭区间上单调时最值一定在端点处取得;(2)开区间上的“单峰”函数一定存在最大值或最小值.
1.若函数f(x),g(x)在区间I上具有单调性,则在区间I上具有以下性质:
(1)在公共定义域内,增函数+增函数=增函数;减函数+减函数=减函数;增函数-减函数=增函数;减函数-增函数=减函数;
(2)若k>0,则kf(x)与f(x)单调性相同;若k<0,则kf(x)与f(x)单调性相反;
(3)函数y=f(x)(f(x)>0)在公共定义域内与y=-f(x),y=的单调性相反.
2.复合函数的单调性满足“同增异减”.
3.函数单调性的两个等价结论
设∀x1,x2∈I(x1≠x2),则:
(1)>0(或(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]>0)⇔f(x)在I上单调递增;
(2)<0(或(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]<0)⇔f(x)在I上单调递减.
诊断自测
1.判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)函数y=在定义域内单调递减.( × )
(2)对于函数y=f(x),若f(1)<f(3),则f(x)为增函数.( × )
(3)若函数y=f(x)在[1,+∞)上单调递增,则函数f(x)的单调递增区间是[1,+∞).( × )
(4)若函数f(x)在区间(1,2]和(2,3)上均单调递增,则函数f(x)在区间(1,3)上单调递增.( × )
(5)若函数f(x)在区间[a,b]上连续,则f(x)在区间[a,b]上一定有最值.( √ )
2.函数y=-在区间[1,2]上的最大值为( )
A.- B.-
C.-1 D.不存在
解析:A y=-在区间[1,2]上单调递增,所以ymax=-=-.
3.已知函数y=f(x)的图象如图所示,则该函数的单调递增区间为( )
A.[-1,2]∪[4,5]
B.[-1,2]和[4,5]
C.[-3,-1]∪[2,4]
D.[-3,-1]和[2,4]
解析:B 由图象知,该函数的单调递增区间为[-1,2]和[4,5],故选B.
4.〔多选〕下列函数在(0,+∞)上单调递增的是( )
A.f(x)=-2x+1 B.f(x)=x2+1
C.f(x)=1- D.f(x)=|x|
解析:BCD 对于A,f(x)=-2x+1是一次函数,所以f(x)在R上是减函数,故A错误;对于B,因为f(x)=x2+1的对称轴为y轴,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,故B正确;对于C,因为y=-在(0,+∞)上单调递增,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,故C正确;对于D,函数f(x)=|x|=故函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,故D正确.
5.函数y=的单调递减区间是 (-∞,-2] .
解析:由题意,要使函数y=有意义,需满足x2+2x≥0,解得x≤-2或x≥0,又由t=x2+2x在(-∞,-2]上单调递减,在[0,+∞)上单调递增,结合复合函数的单调性的判定方法,可得函数y=的单调递减区间是(-∞,-2].
函数的单调性(师生共研过关)
(1)〔多选〕下列说法中正确的是( )
A.函数y=e-x-在(-∞,0)上单调递减
B.若f(x),g(x)都是R上的增函数,则h(x)=f(x)+g(x)也是R上的增函数
C.函数y=2|x+1|的单调递减区间是(-∞,-1]
D.函数f(x)=的单调递增区间为[1,+∞)
解析:ABC 在(-∞,0)上函数y=e-x与y=-都单调递减,所以y=e-x-在(-∞,0)上单调递减,故A正确;两增函数的和为增函数,故B正确;作出函数y=2|x+1|的图象,如图所示,由图象可知,函数y=2|x+1|的单调递减区间是(-∞,-1],故C正确;由复合函数的单调性的判断方法“同增异减”可得f(x)的单调递增区间为(-∞,1],故D错误.
(2)〔一题多解〕试讨论函数f(x)=(a≠0)在(-1,1)上的单调性.
解:法一(定义法) 设-1<x1<x2<1,
f(x)=a()=a(1+),
则f(x1)-f(x2)=a(1+)-a(1+)=,
由于-1<x1<x2<1,
所以x2-x1>0,x1-1<0,x2-1<0,
故当a>0时,f(x1)-f(x2)>0,
即f(x1)>f(x2),函数f(x)在(-1,1)上单调递减;
当a<0时,f(x1)-f(x2)<0,
即f(x1)<f(x2),函数f(x)在(-1,1)上单调递增.
法二(导数法) f'(x)===-.
当a>0时,f'(x)<0,函数f(x)在(-1,1)上单调递减;
当a<0时,f'(x)>0,函数f(x)在(-1,1)上单调递增.
1.求函数的单调区间,应先求定义域,在定义域内求单调区间.
2.函数单调性的判断方法
(1)定义法;(2)图象法;(3)利用已知函数的单调性;(4)导数法.
提醒:函数在两个不同的区间上单调性相同,一般要分开写,用“,”或“和”连接,不能用“∪”.
训练1 (1)(2026·山西临汾适应性考试)下列函数中,满足“对任意x1,x2∈(0,+∞),当x1<x2时,都有f(x1)<f(x2)”的是( B )
A.y=x2-x B.y=lg(x2+1)
C.y=3|x-1| D.y=
解析:(1)由题意知,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,y=x2-x在(-∞,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增,A错误;因为x2+1≥1,所以y=lg(x2+1)的定义域为R,又y=lg t在(0,+∞)上单调递增,t=x2+1在(0,+∞)上单调递增,在(-∞,0)上单调递减,所以y=lg(x2+1)在(0,+∞)上单调递增,B正确;y=3|x-1|的定义域为R,又y=3t在R上单调递增,t=|x-1|在(1,+∞)上单调递增,在(-∞,1)上单调递减,所以y=3|x-1|在(1,+∞)上单调递增,在(-∞,1)上单调递减,C错误;y==1-在(1,+∞)上单调递增,在(-∞,1)上单调递增,但在(0,+∞)上不单调递增,D错误.故选B.
(2)函数f(x)=-x的单调递增区间为( A )
A.(0,) B.(0,1)
C.(,+∞) D.(1,+∞)
解析:(2)令t=,显然t=在[0,+∞)上为增函数.又y=t-t2=-(t-)2+(t≥0)在上单调递增,由≤得0≤x≤,所以f(x)的单调递增区间是(0,).
函数单调性的应用(定向精析突破)
考向1 比较函数值的大小
已知函数f(x)的图象关于直线x=1对称,当x2>x1>1时,[f(x2)-f(x1)](x2-x1)<0恒成立,设a=f(-),b=f(2),c=f(e)(e为自然对数的底数),则a,b,c的大小关系为( )
A.c>a>b B.c>b>a
C.a>c>b D.b>a>c
解析:D ∵f(x)的图象关于直线x=1对称,∴f(-)=f().又∵当x2>x1>1时,[f(x2)-f(x1)](x2-x1)<0恒成立,∴f(x)在(1,+∞)上单调递减.∵2<<e,∴f(2)>f()>f(e),∴b>a>c.
利用单调性比较函数值大小的方法
比较函数值的大小时,若自变量的值不在同一个单调区间内,要利用函数的性质,将自变量的值转化到同一个单调区间内进行比较,或采用中间值法比较大小.
考向2 解不等式
已知函数f(x)=ln x+2x,若f(a2-4)<2,则实数a的取值范围是 (-,-2)∪(2,) .
解析:因为函数f(x)=ln x+2x在定义域(0,+∞)上为增函数,且f(1)=ln 1+2=2,所以由f(a2-4)<2得,f(a2-4)<f(1),所以0<a2-4<1,解得-<a<-2或2<a<.
考向3 求参数的值(范围)
(2024·新高考Ⅰ卷6题)已知函数f(x)=在R上单调递增,则a的取值范围是( )
A.(-∞,0] B.[-1,0]
C.[-1,1] D.[0,+∞)
解析:B 因为f(x)在R上单调递增,且x≥0时,f(x)=ex+ln(x+1)单调递增,则需满足解得-1≤a≤0,即a的取值范围是[-1,0].故选B.
利用函数的单调性求参数的值(范围)的方法
(1)根据其单调性直接构建参数满足的方程(组)(不等式(组))或先得到其图象的升降,再结合图象求解;
(2)对于分段函数,除注意各段的单调性外,还要注意衔接点的取值.
训练2 (1)若f(x)是定义在(-∞,0]上的减函数,则不等式f(2x+3)≤f(x+1)的解集为( A )
A.[-2,-]
B.(-∞,-2)∪(-,+∞)
C.(-2,-)
D.(-∞,-2)∪[-,+∞)
解析: 根据题意,可得解得-2≤x≤-.
(2)(2026·四川外国语大学附中模拟)若函数f(x)=4|x-a|+3在区间[1,+∞)上不单调,则a的取值范围为 (1,+∞) .
解析:因为函数f(x)=4|x-a|+3在(-∞,a)上单调递减,在(a,+∞)上单调递增.又函数f(x)在区间[1,+∞)上不单调,所以a>1.
函数的值域(最值)
(师生共研过关)
〔多选〕下列函数的值域正确的是( )
A.当x∈[0,3)时,函数y=x2-2x+3的值域为[2,6)
B.函数y=的值域为R
C.函数y=2x-的值域为[,+∞)
D.函数y=+的值域为[,+∞)
解析:ACD 对于A,y=x2-2x+3=(x-1)2+2,由x∈[0,3),再结合函数的图象(如图1所示),可得函数的值域为[2,6).
对于B(分离常数法),y===2+,显然≠0,∴y≠2,故函数的值域为(-∞,2)∪(2,+∞).对于C(换元法),设t=,则x=t2+1,且t≥0,∴y=2(t2+1)-t=2(t-)2+,由t≥0,再结合函数的图象(如图2所示),可得函数的值域为[,+∞).对于D,函数的定义域为[1,+∞),∵y=与y=在[1,+∞)上均单调递增,∴y=+在[1,+∞)上为增函数,∴当x=1时,ymin=,即函数的值域为[,+∞).
求函数最值(值域)的常用方法
(1)单调性法:先确定函数的单调性,再由单调性求最值;
(2)数形结合法:先作出函数的图象,再观察其最高点、最低点,求出最值;
(3)配方法:主要用于和一元二次函数有关的函数求值域问题;
(4)换元法:引进一个(几个)新的量来代替原来的量,实行“变量代换”;
(5)分离常数法:分子、分母同次的分式形式采用配凑分子的方法,把函数分离成一个常数和一个分式和(差)的形式.
训练3 (1)(2026·辽宁大连八中高三段考)若函数y=f(x)的值域是[,4],则函数F(x)=f(2x+1)+的值域是( B )
A.[,4] B.[2,]
C.[2,] D.[,]
解析: 因为函数y=f(x)的值域是[,4],所以函数f(2x+1)的值域是[,4].令f(2x+1)=t∈[,4],则F(x)=g(t)=t+,由对勾函数的性质可知,函数g(t)=t+在[,1]上单调递减,在(1,4]上单调递增,而g()=,g(1)=2,g(4)=,所以g(t)∈[2,],即函数F(x)的值域是[2,].故选B.
(2)设a>0,且a≠1,函数f(x)=的值域为[2,+∞),则实数a的取值范围是 (1,] .
解析: 当x≤2时,f(x)=x2-6x+10,曲线y=x2-6x+10的对称轴为直线x=3,所以f(x)在(-∞,2]上单调递减,又f(2)=22-6×2+10=2,所以当x≤2时,f(x)∈[2,+∞).因为函数f(x)=的值域为[2,+∞),所以当x>2时,f(x)=logax≥2恒成立,所以a>1,则loga2≥2=logaa2,所以a2≤2,所以1<a≤,即a的取值范围是(1,].
(时间:60分钟,满分:95分)[备注:单选、填空题5分,多选题6分]
1.下列函数中,在区间(0,1)上单调递增的是( )
A.y=-x2+1 B.y=
C.y= D.y=3-x
解析:B y=-x2+1在区间(0,1)上单调递减,故A不符合题意;y=是[0,+∞)上的增函数,所以在区间(0,1)上单调递增,故B符合题意;y=在(0,+∞)上单调递减,所以在区间(0,1)上单调递减,故C不符合题意;y=3-x在区间(0,1)上单调递减,故D不符合题意.
2.若函数f(x)=(m-1)x+b在R上是减函数,则f(m)与f(1)的大小关系是( )
A.f(m)<f(1) B.f(m)>f(1)
C.f(m)≤f(1) D.f(m)=f(1)
解析:B 因为函数f(x)=(m-1)x+b在R上是减函数,所以m-1<0,得m<1,所以f(m)>f(1).故选B.
3.函数f(x)=|x-1|+|x-2|的单调递增区间是( )
A.[1,+∞) B.(-∞,1]
C.[1,2] D.[2,+∞)
解析:D 因为f(x)=|x-1|+|x-2|=所以f(x)的单调递增区间为[2,+∞),故选D.
4.〔一题多解〕函数f(x)=的最大值为( )
A. B.1
C. D.2
解析:D 法一(图象法) 作出函数f(x)=的图象(如图所示),由函数图象可知,f(x)的最大值为2.
法二(单调性法) 当x≥1时,函数f(x)=单调递减,所以f(x)在x=1处取得最大值,为f(1)=1;当x<1时,易知函数f(x)=-x2+2在x=0处取得最大值,为f(0)=2.故函数f(x)的最大值为2.
5.(2026·福建泉州月考)已知函数f(x)=-,则不等式f(x+1)>f(2x)的解集为( )
A.(-∞,1) B.(-∞,1]
C.[-,0] D.[-,1)
解析:C 函数f(x)=-,由解得-1≤x≤1,则f(x)的定义域为[-1,1].因为y=是增函数,y=-也是增函数,所以f(x)=-是[-1,1]上的增函数,由不等式f(x+1)>f(2x)得解得-≤x≤0,故选C.
6.〔多选〕已知函数f(x)在R上是增函数,g(x)在R上是减函数,则下列说法正确的是( )
A.y=-f(x)在R上是减函数
B.y=f(x)-g(x)在R上是增函数
C.y=在R上是增函数
D.y=[f(x)]2在R上是增函数
解析:AB A中,函数f(x)在R上是增函数,则y=-f(x)在R上是减函数,故A正确;B中,g(x)在R上是减函数,则-g(x)在R上是增函数,又f(x)在R上是增函数,故f(x)-g(x)在R上是增函数,故B正确;C中,函数g(x)在R上是减函数,但y=在R上不一定是增函数,如g(x)=-x在R上是减函数,但y==-在R上不是增函数,故C错误;D中,函数f(x)在R上是增函数,但y=[f(x)]2在R上不一定是增函数,如f(x)=x在R上是增函数,但y=[f(x)]2=x2在R上不是增函数,故D错误.
7.已知函数f(x)=(a>0)在区间[2,6]上的最大值为5,则a= 3 .
解析:f(x)===2+.因为a>0,所以函数f(x)在(1,+∞)上单调递减,所以函数f(x)在区间[2,6]上的最大值为f(2)=2+=2+a=5,解得a=3.
8.已知函数f(x)是R上的增函数,A(0,-1),B(3,1)是其图象上的两点,则|f(x+1)|<1的解集为 (-1,2) .
解析:由题意可知,f(0)=-1,f(3)=1,因为函数f(x)是R上的增函数,所以由|f(x+1)|<1得-1<f(x+1)<1,即f(0)<f(x+1)<f(3),因此0<x+1<3,解得-1<x<2,即|f(x+1)|<1的解集为(-1,2).
9.(13分)已知函数f(x)=2x++c,且f(1)=4,f(2)=5.
(1)求b,c的值;
(2)证明函数f(x)在区间(0,1)上单调递减,并判断f(x)在(1,+∞)上的单调性.
解:(1)由题意得,f(1)=2+b+c=4,
f(2)=4++c=5,解得b=2,c=0.
(2)证明:由(1)得,f(x)=2x+.
任取x1,x2∈(0,1),且x1<x2,
则f(x1)-f(x2)=(2x1+)-(2x2+)
=.
因为0<x1<x2<1,所以x1-x2<0,x1x2-1<0,x1x2>0,所以f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2),故函数f(x)在区间(0,1)上单调递减.
同理可得f(x)在区间(1,+∞)上单调递增.
10.(2025·山东威海一模)已知函数f(x)=+x,若对∀x1,x2∈(1,3),且x1≠x2,都有<1,则( )
A.a≤ B.a≤0
C.a≥-3 D.a≥1
解析:A 由题设,∀x1,x2∈(1,3),且x1≠x2,都有<0,所以f(x)-x=在(1,3)上单调递减,即y=ax2-2x-1在(1,3)上单调递减,当a=0时,y=-2x-1满足题设,当a≠0时,⇒0<a≤或⇒a<0,综上,a≤.故选A.
11.(2026·河南信阳高级中学模拟)已知f(x)=若f(0)是f(x)的最小值,则实数t的取值范围为( )
A.[-1,2] B.[-1,0]
C.[0,2] D.[1,2]
解析:C 当x≤0时,f(x)=x2-2tx+t2,所以要使f(0)是f(x)的最小值,则t≥0,又当x>0时,f(x)=x++t≥2+t=2+t,当且仅当x=1时取等号,所以2+t≥f(0)=t2,即t2-t-2≤0,解得-1≤t≤2,又因为t≥0,所以0≤t≤2.故选C.
12.〔多选〕(2026·江苏扬州开学考试)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( )
A.单调递减 B.单调递增
C.有最小值 D.有最大值
解析:BC ∵函数f(x)=x2-2ax+a在区间(-∞,1)上有最小值,∴函数f(x)=x2-2ax+a的对称轴应位于区间(-∞,1)内,∴a<1,又g(x)==x+-2a,当a<0时,g(x)=x+-2a在区间[1,+∞)上单调递增,此时g(x)≥g(1)=1-a;当a=0时,g(x)=x在区间[1,+∞)上单调递增,此时g(x)≥g(1)=1;当0<a<1时,g(x)=x+-2a,g'(x)=1-≥1-a>0,∴g(x)在[1,+∞)上单调递增,此时g(x)≥g(1)=1-a,综上,g(x)在区间[1,+∞)上单调递增,且有最小值g(1).故选B、C.
13.(2026·湖南长沙模拟)已知函数y=f(x)的图象关于y轴对称,且对于y=f(x)(x∈R),当x1,x2∈(-∞,0)且x1≠x2时,<0恒成立,若f(2ax)<f(2x2+1)对任意的x∈R恒成立,则实数a的取值范围为 (-,) .
解析:由题意得y=f(x)为偶函数,且在(-∞,0)上单调递减,故y=f(x)在(0,+∞)上单调递增,因为f(2ax)<f(2x2+1),故f(|2ax|)<f(2x2+1),所以|2ax|<2x2+1,当x=0时,|0|<1恒成立,满足要求;当x≠0时,|2a|<=2|x|+在x∈(-∞,0)∪(0,+∞)上恒成立,其中2|x|+≥2=2,当且仅当2|x|=,即|x|=时,等号成立,故|2a|<2,解得-<a<,综上,a的取值范围为(-,).
14.(15分)(2026·安徽皖江名校联考)定义在(0,+∞)上的函数f(x)满足:①当x>1时,f(x)>0;②对任意实数x,y都有f(x·y)=f(x)+f(y).
(1)证明:当0<x<1时,f(x)<0;
(2)判断f(x)在(0,+∞)上的单调性;
(3)解不等式f(x+1)+f(2x-3)>0.
解:(1)证明:令x=y=1,则f(1)=f(1)+f(1),所以f(1)=0.
当0<x<1时,>1,则f()>0,
在f(x·y)=f(x)+f(y)中,
令y=,则f(1)=f(x)+f(),所以f(x)=-f()<0.
(2)设0<x1<x2,则>1,所以f()>0,
于是f(x2)=f(x1·)=f(x1)+f()>f(x1),
故f(x)在(0,+∞)上单调递增.
(3)由题意知,原不等式等价于f((x+1)(2x-3))>f(1),
由(2)知,f(x)在(0,+∞)上单调递增,
可得(x+1)(2x-3)>1,且x+1>0,2x-3>0,解得x>.
故原不等式的解集是(,+∞).
15.〔创新设问〕已知函数f(x)=x+x3,x1,x2,x3∈R,x1+x2<0,x2+x3<0,x3+x1<0,那么f(x1)+f(x2)+f(x3)的值( )
A.一定大于0 B.一定小于0
C.等于0 D.正负都有可能
解析:B 因为f(x)=x+x3是增函数,且x1+x2<0,所以f(x1)<f(-x2).又易验证f(-x)=-f(x),所以f(x1)<-f(x2),即f(x1)+f(x2)<0.同理f(x2)+f(x3)<0,f(x3)+f(x1)<0.所以f(x1)+f(x2)+f(x3)=[f(x1)+f(x2)+f(x2)+f(x3)+f(x3)+f(x1)]<0.
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