3.2.1 第1课时 函数的单调性(课件PPT)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中数学必修第一册(人教A版)
2026-10-14
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教辅
摘要:
该高中数学课件聚焦函数单调性,涵盖定义、单调区间、定义法证明及应用。通过艾宾浩斯记忆曲线和气温变化图导入,衔接函数概念,为后续学习搭建直观认知支架。
其亮点在于以生活实例培养数学眼光,通过定义辨析和证明步骤训练逻辑推理与数学运算,拓展复合函数单调性。学生能深化理解,教师可借助系统例题与分层训练提升教学效率。
内容正文:
3.2.1 单调性与最大(小)值
第一课时 函数的单调性
第三章 函数的概念与性质
1
课标要求 情境导入
1.能借助函数图象理解函数在某区间上单调递增(单调递减)和增函数(减函数)的概念(数学抽象).
2.理解函数在某区间上具有(严格的)单调性和单调区间的概念(数学抽象).
3.能运用定义法证明函数的单调性(逻辑推理、数学运算). 德国著名的心理
学家艾宾浩斯对记忆
保持量进行了系统的
实验研究,并给出了
类似如图所示的记忆规律.此曲线从左至右是逐渐下降的,我们如何用数学观点进行解释?这就是本节所讲的内容.
目 录
CONTENTS
知识点一 函数的单调性
知识点二 利用定义证明函数的单调性
提能点 函数单调性的应用
小结与自测
教材挖掘 复合函数的单调性
课时作业
知识点一 函数的单调性
目录
4
问题 如图为某地区24小时内的气温变化图.
(1)从左向右看,图象是如何变化的?
提示:从左向右看,图象先下降,后上升,
再下降.
(2)气温在哪些区间上升?哪些区间下降?
提示:气温在区间[4,14]内上升,在区间[0,4)和(14,24]内下降.
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1. 单调性的定义
条件 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 都有
结论 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 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
f(x1)<f(x2)
f(x1)>f(x2)
增函数
减函数
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图示
提醒:(1)函数的单调递增(递减)是针对定义域D内的某个区间I而言
的,显然I⊆D;(2)定义中x1,x2有三个特征:①x1,x2属于同一个区
间;②任意性,x1与x2不能用I上的特殊值代替;③有序性,通常规定x1
<x2.
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2. 函数的单调区间
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 .
单调递增
单调递减
单调区间
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(1)〔多选〕下列说法正确的是( )
A. 若x1,x2∈I,当x1<x2时,f(x1)<f(x2),则y=f(x)在I上单调递
增
B. 若f(x)为R上的减函数,则f(0)>f(1)
C. 函数f(x)=在(-∞,0]和(0,+∞)都单调递增,
则f(x)在(-∞,+∞)上为增函数
D. 若f(x)在I上单调递减,则∀x1,x2∈I,当f(x1)<f(x2)时,一定有
x1>x2
√
√
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解析: 对于选项A,在区间上取x1,x2没有强调任意性,不符合
函数f(x)在I上单调递增的定义,A错误;对于B,由减函数的定义,f
(0)>f(1)成立,B正确;对于C,由f(x)在(-∞,0]和(0,+
∞)都单调递增,但在(-∞,+∞)不单调递增,从而f(x)在(-
∞,+∞)不是增函数,C错误;对于D,由函数f(x)在I上单调递减,则
∀x1,x2∈I,f(x1)<f(x2)⇔x1>x2,故D正确.
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(2)画出函数f(x)=-x2+2|x|的图象,根据图象写出函数f(x)的
单调区间.
解:如图所示,由图象可知函数f(x)的单调递增区
间是(-∞,-1),(0,1),
函数的单调递减区间是(-1,0),(1,+∞).
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规律方法
1. 求函数单调区间时,若所给函数是常见的一次函数、二次函数、反比例
函数等,可根据其单调性写出函数的单调区间,若函数不是上述函数且函
数图象容易作出,可作出其图象,根据图象写出其单调区间.
2. 一个函数出现两个或两个以上的单调区间时,不能用“∪”连接两个单
调区间,而要用“和”或“,”连接.
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训练1 (1)下列函数f(x)中,满足对任意x1,x2∈(0,+∞),当x1
<x2时,都有f(x1)>f(x2)的是( C )
A. f(x)= B. f(x)=(x-1)2
C. f(x)= D. f(x)=x3-2
解析: 由题意知f(x)在(0,+∞)上单调递减.函数f(x)=
在[-1,+∞)上为增函数;函数f(x)=(x-1)2在(-∞,1)
上单调递减,在(1,+∞)上单调递增;函数f(x)=在(0,+∞)上
单调递减;函数f(x)=x3-2在R上为增函数.故选C.
C
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(2)已知函数y=|x|(x-2),则f(x)的单调递增区间为
.
解析: y=|x|(x-2)=
画出函数的图象如图实线部分所示.由函数的图象知,函数
的单调递增区间为(-∞,0]和[1,+∞).
(-∞,
0]和[1,+∞)
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知识点二 利用定义证明函数的单调性
目录
15
(链接教材P78例1)讨论函数f(x)=(a≠0)在区间(-1,1)
上的单调性.
解:f(x)==a()=a(1+),
∀x1,x2∈(-1,1),且x1<x2,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,
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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.
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规律方法
利用定义证明函数单调性的4个步骤
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训练2 证明函数f(x)=在区间(2,+∞)上单调递减.
证明:∀x1,x2∈(2,+∞),且x1<x2,
f(x1)-f(x2)=-==.
因为2<x1<x2,
所以x2-x1>0,>4,>4,
所以f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2).
所以函数f(x)=在区间(2,+∞)上单调递减.
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提能点 函数单调性的应用
目录
20
角度1 求参数
若函数f(x)=-x2-2(a+1)x+3在区间(-∞,3]上单调递增,
则实数a的取值范围是 .
【破题思维】
题目信息 信息转化
函数f(x)=-x2-2(a+1)x+3
在区间(-∞,3]上单调递增 联想到开口向下的二次函数,单调
递增区间在对称轴左侧
答案:(-∞,-4]
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解析:f(x)=-x2-2(a+1)x+3=-(x+a+1)2+(a+1)2+3,
因此函数的单调递增区间为(-∞,-a-1],因为f(x)在(-∞,3]上
单调递增,所以3≤-a-1,解得a≤-4,即实数a的取值范围为(-∞,
-4].
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变式 若函数f(x)=-x2-2(a+1)x+3的单调递增区间是(-∞,
3],则实数a的值为 .
解析:f(x)=-x2-2(a+1)x+3=-(x+a+1)2+(a+1)2+3,
因此函数的单调递增区间为(-∞,-a-1],由题意得-a-1=3,a=
-4.
-4
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规律方法
已知函数的单调性求参数范围的一般思路
(1)将参数看成已知数,求函数的单调区间,再与已知的单调区间比
较,求出参数的范围;
(2)运用函数单调性的定义建立关于参数的不等式(组),解不等式
(组)求出参数的范围.
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角度2 比较大小或解不等式
(1)函数f(x)在区间(-1,3]上单调递减,则( )
A. f(-2)>f(2) B. f(0)<f(3)
C. f(-1)>f(3) D. f(0)>f(3)
√
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解析: 对于A,因为-2∉(-1,3],所以不能判断f(-2)与f(2)
的大小关系,因此A不正确;对于B、D,因为0,3∈(-1,3],且函数f
(x)在区间(-1,3]上单调递减,所以f(0)>f(3),因此B不正确,
D正确;对于C,因为-1∉(-1,3],所以不能判断f(-1)与f(3)的大
小关系,因此C不正确.
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(2)已知f(x)在区间[-2,2]上单调递增,且f(x-2)<f(1-x),
则x的取值范围为 .
题目信息 信息转化
f(x)在区间[-2,2]上单调递增
且f(x-2)<f(1-x) ①“x-2”“1-x”在区间[-2,
2]内;②由单调性定义f(x-2)<f
(1-x)⇔x-2<1-x
【破题思维】
答案: [0,)
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解析:由题意,得解得0≤x≤3 ①,因为f(x)在
[-2,2]上单调递增,且f(x-2)<f(1-x).所以x-2<1-x,解得x<
②,由①②得0≤x<.所以满足题意的x的取值范围为[0,).
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规律方法
利用单调性比较大小或解不等式的方法
(1)利用函数的单调性可以比较函数值或自变量的大小;在解决比较函
数值的问题时,要注意将对应的自变量转化到同一个单调区间上;
(2)在求解与抽象函数有关的不等式时,往往是利用函数的单调性将
“f”脱掉,使其转化为具体的不等式求解.此时应特别注意函数的定义域.
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训练3 (1)已知函数f(x)=若f(x)是R上的
增函数,则实数a的取值范围为 ;
解析: ∵f(x)是R上的增函数,∴解得4≤a<8.
[4,8)
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(2)〔一题多解〕已知函数f(x)=x2+ax+b在区间(-∞,1]上单调递
减,在区间[1,+∞)上单调递增,且f(m+2)<f(2),则实数m的取
值范围为 .
解析: ∵f(x)在(-∞,1]上单调递减,在[1,+∞)上单调递
增,∴-=1,∴a=-2.
(-2,0)
法一 如图.∵f(m+2)<f(2),又∵f(0)=f(2),则0
<m+2<2,∴-2<m<0,则实数m的取值范围为(-2,
0).
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法二 ∵二次函数y=f(x)的图象关于直线x=1对称,且开口向上.由f
(m+2)<f(2),有|m+2-1|<|2-1|,即|m+1|<1,-1<
m+1<1,∴-2<m<0,则实数m的取值范围为(-2,0).
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小结与自测>>
目录
33
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1. 已知函数f(x)在(0,+∞)上单调递减,则有( )
A. f(3)<f(5) B. f(3)≤f(5)
C. f(3)>f(5) D. f(3)≥f(5)
√
解析: ∵3<5,且f(x)在(0,+∞)上单调递减,∴f(3)>f
(5).故选C.
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2. 下列函数在(-∞,0)上单调递增的是( )
A. y=-
B. y=|x|
C. y=2 027-2 026x
D. y=x2
√
解析: 由图象(图略)易知B、C、D在(-∞,0)上为单调递减.对
于A,y=-是反比例函数,在(-∞,0)上单调递增.
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3. 函数f(x)=的单调递减区间是( )
A. (-∞,1)和(1,+∞)
B. (1,+∞)
C. (-∞,1)∪(1,+∞)
D. (-∞,1)
√
解析: 因为f(x)=的定义域为(-∞,1)∪(1,+∞),函数
在(-∞,1)和(1,+∞)上单调递减,故函数的单调递减区间为(-
∞,1)和(1,+∞).
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4. 已知函数f(x)对任意x1,x2∈R,都有<0,且f(2-
2m)>f(1+m),则实数m的取值范围为 .
解析:由题意得f(x)在R上单调递减,因为f(2-2m)>f(1+m),所
以2-2m<1+m,解得m>.
(,+∞)
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教材挖掘 复合函数的单调性
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39
若函数y=f(u)在U内单调,u=g(x)在X内单调,且集合{u|u=g
(x),x∈X}⊆U.
(1)若y=f(u)是增函数,u=g(x)是增(减)函数,则y=f(g
(x))是增(减)函数;
(2)若y=f(u)是减函数,u=g(x)是增(减)函数,则y=f(g
(x))是减(增)函数.
简记为:“同增异减”.
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已知函数y=f(t)=,t=g(x)=x2-4x-5.
(1)判断f(t)的单调性;
解: y=f(t)=的定义域为[0,+∞),
设t1,t2∈[0,+∞),且t1<t2,则
f(t1)-f(t2)=-=<0,所以f(t1)<f(t2),
即f(t)在[0,+∞)上单调递增.
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(2)求f(g(x))的单调区间.
解: 由题意,f(g(x))=,令x2-4x-5≥0,解得
x≤-1或x≥5,而函数t=x2-4x-5在(-∞,-1]上单调递减,在[5,+
∞)上单调递增,
又函数y=在[0,+∞)上单调递增,
因此函数f(g(x))的单调递增区间是[5,+∞),单调递减区间是(-
∞,-1].
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规律方法
判断复合函数单调性的步骤
先求函数的定义域,接着分解复合函数,再判断每一层函数的单调
性,最后根据各层函数的单调性确定复合函数的单调性.
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【迁移应用】
1. 函数y=的单调递增区间是( )
A. (-∞,-3] B. [,+∞)
C. (-∞,1) D. [-1,+∞)
√
解析: 由2x-3≥0,得x≥.又因为t=2x-3在(-∞,+∞)上是增
函数,y=在定义域上是增函数,所以y=的单调递增区间是
[,+∞).
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2. 已知函数f(x)=,x∈[2,6].判断此函数在x∈[2,6]上的单调性.
解:函数f(x)=可分解为函数y=和函数u=1-x.
因为x∈[2,6],所以u∈[-5,-1],
显然函数u=1-x在x∈[2,6]上单调递减,函数y=在u∈[-5,-1]上单
调递减,
由复合函数的单调性,知f(x)=在x∈[2,6]上单调递增.
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目录
课时作业 >>
(时间:60分钟 满分:105分)
[备注:单选、填空题5分,多选题6分]
目录
46
1. 如图是函数y=f(x)的图象,则函数f(x)的单调递减区间是( )
A. (-1,0)
B. (1,+∞)
C. (-1,0)∪(1,+∞)
D. (-1,0),(1,+∞)
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√
解析: 由图可知,f(x)的单调递减区间为(-1,0),(1,+∞).
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2. 若函数f(x)=(m-1)x+1在R上是增函数,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: ∵函数f(x)=(m-1)x+1在R上是增函数,∴m-1>0,解
得m>1,则f(m)>f(1),故选B.
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目录
3. 函数f(x)=1+( )
A. 在(-1,+∞)上单调递增
B. 在(1,+∞)上单调递增
C. 在(-1,+∞)上单调递减
D. 在(1,+∞)上单调递减
√
解析: 函数f(x)=1+,其图象可以由基本的反比例函数y=的图
象向右平移1个单位长度,再向上平移1个单位长度得到,结合图象知,函
数f(x)在(1,+∞)上单调递减.
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4. 若函数f(x)=是定义在R上的减函数,则
a的取值范围为( )
A.
B.
C.
D. ∪
√
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解析: 因为f(x)是定义在R上的减函数,所以
解得≤a<.
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5. 〔多选〕下列函数中,在区间(0,+∞)上单调递增的是( )
A. y=2x+1 B. y=3x2+1
C. y= D. y=
√
√
√
解析: 借助函数图象(图略)可知,y=2x+1,y=3x2+1,y=
在(0,+∞)上都单调递增,y=在(0,+∞)上单调
递减.
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6. 〔多选〕如果函数f(x)在区间[a,b]上单调递增,那么对于任意的
x1,x2∈[a,b](x1≠x2),下列结论中正确的是( )
A. >0
B. (x1-x2)[f(x1)-f(x2)]>0
C. 若x1<x2,则f(a)<f(x1)<f(x2)<f(b)
D. <0
√
√
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解析: 因为f(x)在[a,b]上单调递增,所以对于任意的x1,
x2∈[a,b](x1≠x2),x1-x2与f(x1)-f(x2)的符号相同,故A、B正
确,D不正确;C中,若x1<x2,则f(a)≤f(x1)<f(x2)≤f(b),所
以C不正确,故选A、B.
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7. 函数f(x)=的单调递增区间为 .
解析:由-x2+4x-3=-(x2-4x+3)=-(x-1)(x-3)≥0,解得
1≤x≤3,二次函数y=-x2+4x-3的图象开口向下,对称轴为直线x=2,
函数y=在[0,+∞)上单调递增,根据复合函数单调性同增异减可
知,f(x)的单调递增区间是[1,2].
[1,2]
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8. 已知f(x)是R上的单调函数,A(2,-3),B(0,3)是其图象上的
两点,则不等式-3<f(x-1)<3的解集为 .
解析:依题意,f(x)是R上的单调函数,且f(2)=-3<3=f(0),所
以f(x)在R上单调递减.又因为-3<f(x-1)<3可化为f(2)<f(x-
1)<f(0),则0<x-1<2,解得1<x<3,所以不等式-3<f(x-1)<
3的解集为(1,3).
(1,3)
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9. (13分)已知函数f(x)=
(1)画出函数f(x)的大致图象;
解: 函数f(x)的大致图象如图所示.
(2)写出函数f(x)的单调递减区间.
解: 由函数f(x)的图象得出,函数的单调递减区间为[2,4].
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10. (15分)已知函数f(x)=.
(1)判断并证明函数f(x)在(-2,+∞)上的单调性;
解: f(x)==3+,f(x)在(-2,+∞)上单调递减,证
明如下:设x1>x2>-2,
则f(x1)-f(x2)=-=,因为x1>x2>-2,
所以x1+2>0,x2+2>0,x2-x1<0,
所以f(x1)<f(x2),所以f(x)在(-2,+∞)上单调递减.
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(2)若函数f(x)的定义域为(-2,2),且满足f(-2m+3)>f
(m2),求m的取值范围.
解: 由(1)可知,当x∈(-2,2)时,函数f(x)是减函数,所以
由f(-2m+3)>f(m2)得,
解得1<m<,
所以m的取值范围为(1,).
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11. 若函数f(x)在[0,+∞)上单调递减,且f(2)=-1,则满足f(2x
-4)>-1的实数x的取值范围是( )
A. (3,+∞) B. (-∞,3)
C. [2,3) D. [0,3)
√
解析: ∵f(2)=-1,f(2x-4)>-1,∴f(2x-4)>f(2),又
∵f(x)在[0,+∞)上单调递减,∴即2≤x<3.
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12. 已知f(x)在(-∞,+∞)上是增函数,a,b∈R且a+b≤0,则下
列不等式中正确的是( )
A. f(a)+f(b)≤-f(a)+f(b)
B. f(a)+f(b)≤f(-a)+f(-b)
C. f(a)+f(b)≥-f(a)+f(b)
D. f(a)+f(b)≥f(-a)+f(-b)
√
解析: 由a+b≤0,可得a≤-b且b≤-a,又函数f(x)在(-∞,+
∞)上是增函数,所以f(a)≤f(-b)且f(b)≤f(-a),所以f(a)
+f(b)≤f(-a)+f(-b).故选B.
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13. 若函数f(x)=在(-∞,a)上单调递减,在(a,+
∞)上单调递增,则实数a的取值范围是( )
A. [2,+∞) B. [-2,+∞)
C. [0,2] D. [-2,0]
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解析: 函数f(x)=根据反比例函数的性质可得y=
在区间(-∞,0)上单调递减,要使函数f(x)在区间(-∞,a)上单
调递减,则a≤0.由f(x)=|x+2|在(a,+∞)上单调递增,得a+
2≥0,解得a≥-2.故实数a的取值范围是[-2,0].故选D.
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14. 已知函数f(x)=|x-a|在区间[0,4]上不具有单调性,则实数a的
取值范围是 .
解析:当x≥a时,f(x)=|x-a|=x-a,所以f(x)=|x-a|在[a,
+∞)上单调递增,当x<a时,f(x)=|x-a|=a-x,所以f(x)=|
x-a|在(-∞,a)上单调递减,由函数f(x)=|x-a|在区间[0,4]
上不具有单调性,可得a∈(0,4).
(0,4)
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15. (15分)若f(x)是定义在(0,+∞)上的函数,且满足f()=f
(x)-f(y),当x>1时,f(x)>0.
(1)判断并证明函数的单调性;
解: f(x)在(0,+∞)上是增函数.证明如下:
任取x1,x2∈(0,+∞),且x1>x2,则>1.
∵f()=f(x)-f(y),当x>1时,f(x)>0,
∴f()=f(x1)-f(x2)>0,∴f(x1)>f(x2),
∴f(x)在(0,+∞)上是增函数.
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(2)若f(2)=1,解不等式f(x+3)-f()<2.
解: ∵f(2)=1,
∴f()=f(4)-f(2)=f(4)-1=1,
∴f(4)=2,
∴f(x+3)-f()<2,即f[x(x+3)]<f(4),
又f(x)的定义域为(0,+∞),且f(x)为增函数,
∴解得0<x<1.
∴原不等式的解集为(0,1).
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