内容正文:
第2讲 函数的单调性与最值
课标要求
1.借助函数图象,会用符号语言表达函数的单调性、最值. 2.理解函数的单调性、最值的实际意义,掌握函数单调性的简单应用.
返回导航
内
容
索
引
落实必备知识
1
1
探究核心题型
2
落实必备知识
第一部分
4
类别 增函数 减函数
定义 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,都有_________,那么就称函数f(x)在区间I上单调递增.
特别地,当函数f(x)在它的定义域上单调递增时,我们就称它是增函数 当x1<x2时,都有__________,那么就称函数f(x)在区间I上单调递减.
特别地,当函数f(x)在它的定义域上单调递减时,我们就称它是减函数
f(x1)<f(x2)
f(x1)>f(x2)
1.函数的单调性
(1)增函数和减函数
返回导航
类别 增函数 减函数
图象
(2)单调区间的定义
如果函数y=f(x)在区间I上____________或____________,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.
单调递增
单调递减
返回导航
2.函数的最值
前提 一般地,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______________;
(2)∃x0∈D,使得_____________ (1)∀x∈D,都有____________;
(2)∃x0∈D,使得________________
结论 M为最大值 M为最小值
f(x)≤M
f(x0)=M
f(x)≥M
f(x0)=M
返回导航
D
返回导航
B
返回导航
AD
返回导航
[0,+∞)
返回导航
(-∞,2)
返回导航
常用
结论
返回导航
返回导航
探究核心题型
第二部分
15
题型一 函数的单调性
C
返回导航
2.函数y=ln (x2-2x)的单调递减区间是( )
A.(-∞,1) B.(1,+∞)
C.(-∞,0) D.(2,+∞)
解析:由y=ln (x2-2x),所以x2-2x>0,解得x<0或x>2,所以函数y=ln (x2-2x)的定义域为(-∞,0)∪(2,+∞),令u=x2-2x,则函数u=x2-2x在(-∞,0)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,而函数y=ln u在(0,+∞)上单调递增,由复合函数的单调性可得y=ln (x2-2x)的单调递减区间为(-∞,0).
C
返回导航
(-∞,-1)和(1,+∞)
解析:根据已知函数解析式,画出函数图象,M(x)图象为实线部分,由图知,M(x)的单调递增区间为(-∞,-1)和(1,+∞)
返回导航
返回导航
(2)F(x)在R+上单调递增.
返回导航
【素养小结】 (1)求函数单调区间的方法:定义法,图象法,利用已知函数的单调性,导数法.
(2)复合函数应根据“同增异减”确定函数的单调区间.
(3)利用定义法证明或判断函数的单调性的步骤
返回导航
注意 (1)单调区间只能用区间表示,不能用不等式表示.
(2)当函数有多个单调区间时应分开写,不能用“∪”,“或”连接,只能用“,”或“和”连接.
返回导航
题型二 函数的最值(值域)
ACD
返回导航
【解析】 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).
返回导航
返回导航
返回导航
【素养小结】 求函数值域(最值)的几种方法
(1)配方法:主要用于和一元二次函数有关的函数求值域问题.
(2)单调性法:利用函数的单调性,再根据所给定义域来确定函数的值域.
(3)数形结合法:利用函数图象来解决值域问题.
(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的形式.
返回导航
A
返回导航
(-∞,2]
返回导航
返回导航
题型三 函数单调性的应用
考向1 比较函数值的大小
[例2] 已知函数f(x)对任意实数x都有f(2-x)=f(2+x),并且对任意x1<x2<2,总有f(x1)<f(x2),则下列不等式正确的是( )
A.f(1.2)>f(1.5) B.f(1.5)>f(3)
C.f(1.5)<f(3) D.f(3)<f(4)
B
返回导航
【解析】 因为对任意x1<x2<2,总有f(x1)<f(x2),所以f(x)在(-∞,2)上单调递增,故f(1.2)<f(1.5),A错误;
对于f(2-x)=f(2+x),分别令x=1,2,可得f(1)=f(3),f(0)=f(4),又f(1.5)>f(1),所以f(1.5)>f(3),B正确,C错误;
又f(1)>f(0),所以f(3)>f(4),D错误.
返回导航
【素养小结】 利用函数的单调性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,则要利用函数的性质,将自变量的值转化到同一个单调区间上进行比较,或采用中间量法比较大小.
返回导航
(-1,0)∪(0,1)
返回导航
返回导航
【素养小结】 利用函数单调性解不等式的步骤
(1)将函数不等式转化为f(x1)>f(x2)的形式;
(2)确定函数f(x)的单调性;
(3)根据函数f(x)的单调性去掉对应关系“f”,转化为形如“x1>x2”或“x1<x2”的不等式,从而求解.
返回导航
B
【解析】 因为函数f(x) 在R 上单调递增,且当x<0 时,f(x)=-x2-2ax-a 在(-∞,0) 上单调递增,所以-a≥0,即a≤0;当x≥0 时,f(x)=ex+ln (x+1)为增函数.若函数f(x) 在R 上单调递增,则-a≤f(0)=1,即a≥-1.
综上,实数a 的取值范围是[-1,0].
返回导航
【素养小结】 利用函数的单调性求参数的解题思路
(1)根据函数单调性直接构建参数满足的方程式(组)(不等式(组))或先得到函数图象的升降,再结合图象求解.
(2)对于分段函数,要注意各段的单调性以及衔接点的取值.
返回导航
A
返回导航
2.已知定义域为R的函数f(x),∀x1,x2∈R,x1<x2,都有(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]<0,则( )
A.f(3)<f(π)<f(2)
B.f(π)<f(3)<f(2)
C.f(2)<f(π)<f(3)
D.f(π)<f(2)<f(3)
解析:由题意可知f(x)是R上的减函数,且π>3>2,所以f(π)<f(3)<f(2).
B
返回导航
3.已知函数f(x)是定义在R上的增函数,并且满足f(x+y)=f(x)+f(y),f(2)=1.则不等式f(x-2)+f(x)<3的解集为________.
解析:因为f(2)=1,所以f(4)=f(2+2)=f(2)+f(2)=1+1=2,
又因为f(6)=f(4+2)=f(4)+f(2)=2+1=3,即由f(x-2)+f(x)<3,得f(x-2)+f(x)<f(6),即f(x-2+x)<f(6),
则f(2x-2)<f(6),
又因为f(x) 在R 上为增函数,
所以2x-2<6,解得x<4,故不等式f(x-2)+f(x)<3 的解集为(-∞,4).
(-∞,4)
返回导航
1.若函数f(x)在(-∞,-1]上单调递增,则下列关系式中成立的是( )
A.f<f(-1)<f(-2)
B.f(-1)<f<f(-2)
C.f(-2)<f(-1)<f
D.f(-2)<f<f(-1)
解析:因为函数y=,令t=x2+3x≥0,解得x≥0或x≤-3,所以函数的定义域为(-∞,-3]∪[0,+∞),又t=x2+3x在[0,+∞)上单调递增,y=在[0,+∞)上单调递增,由复合函数的单调性知,y=的单调递增区间为[0,+∞).
常用结论
2.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)当f(x),g(x)都是增(减)函数时,f(x)+g(x)是增(减)函数;
(2)若k>0,则kf(x)与f(x)的单调性相同;若k<0,则kf(x)与f(x)的单调性相反;
(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;
(4)复合函数y=f(g(x))的单调性与y=f(u)和u=g(x)的单调性有关,简记为“同增异减”.
3.∀x∈R,用M(x)表示f(x),g(x)的较小者,记为M(x)=min,若f(x)=x+1,g(x)=x2-2x-3,则M(x)的单调递增区间为______________________.
考向2 解不等式
[例3] (1)(2026·绵阳模拟)已知函数f(x)=则使不等式f(x)>f(x2)成立的x的取值范围是________________.
$