第3章 3.2.1 第1课时 函数的单调性-【金版新学案】2026-2027学年高中数学必修第一册同步课堂高效讲义配套课件(人教A版)
2026-10-12
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教辅
摘要:
该高中数学课件聚焦函数单调性,通过问题导思观察具体函数图象变化规律,引导学生从图象特征到数量刻画再到符号语言定义,衔接函数概念,为后续性质学习搭建认知支架。
亮点在于以数形结合和定义法为核心,通过典例变式(如分段函数单调区间判断)和问题链设计,发展数学抽象、直观想象与逻辑推理素养。小结系统梳理方法与易错点,助力学生构建知识体系,教师可高效开展分层教学。
内容正文:
3.2.1 单调性与最大(小)值
第1课时 函数的单调性
第三章 函数的概念与性质 单元学习七 函数的基本性质
单元整体设计 本单元在函数概念的基础上,用代数运算和函数图象研究函数的单调性、奇偶性、最大(小)值等主要性质.在研究的过程中,既要关注研究数学性质的一般思路:具体函数—图象特征—数量刻画—符号语言—抽象定义—判定,又要关注函数性质的特殊性—变化中的规律性、不变性,从而掌握函数的性质.学习计划4课时.
本单元内容重点是函数的单调性、奇偶性.难点是增(减)函数的定义,利用增(减)函数的定义判断函数的单调性.在研究的过程中,发展学生的数形结合思想,提升数学抽象、直观想象和数学运算的核心素养.
任务一 增函数与减函数
1
任务二 函数的单调区间
2
任务三 函数单调性的简单应用
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课时分层评价
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内容索引
随堂评价
4
学习目标
1.借助函数图象,会用符号语言表达函数的单调性,培养数学 抽象、直观想象的核心素养.
2.能运用定义法证明函数的单调性,发展逻辑推理、数学运算 的核心素养.
3.理解函数单调性的作用和实际意义,掌握函数单调性的应用, 发展逻辑推理、数学运算的核心素养.
任务一 增函数与减函数
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问题导思
(阅读教材P76-79,完成探究问题1)
问题1.观察下面三个函数图象,它们的图象有什么变化规律?这反映了相应函数值的哪些变化规律?
提示:函数y=x的图象从左向右看是上升的,相应函数值随自变量x的增大而增大;函数y=(x>0)的图象从左向右看是下降的,相应函数值随自变量x的增大而减小;函数y=x2的图象在y轴左侧是下降的,在y轴右侧是上升的,相应函数值,当x<0时,y随x的增大而减小;当x>0时,y随x的增大而增大.
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 f(x)在区间I上单调递减
定义 当函数f(x)在它的定义域上单调递增时,称f(x)为________ 当函数f(x)在它的定义域上单调递减时,称f(x)为________
图示
新知构建
函数的单调性
f(x1)<f(x2)
f(x1)>f(x2)
增函数
减函数
微思考
1.在单调性的定义中,能否把“∀x1,x2∈I”改为“∃x1,x2∈I”?
提示:不能,如图所示,虽然f(-1)<f(2),但原函数在[-1,2]上不
单调.
2.∀x1,x2∈D,若>0,则y=f(x)在区间D上是增函数吗?若<0,则y=f(x)在区间D上是减函数吗?简要说明原因.
提示:是.若>0,则x2-x1与f(x2)-f(x1)同号,即x2>x1时,f(x2)>f(x1),所以f(x)在区间D上为增函数.同理,<0时,f(x)在区间D上为减函数.
典例
1
√
角度1 函数在I上单调递增(减)与增(减)函数概念的理解
(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
√
对于A,在区间I上取值没有强调任意性,故A错误;对于B,根据减函数的定义知,若f
在(-∞,+∞)上不总为增函数,故C错误;对于D,根据单调递减的定义知正确.故选BD.
规律方法
1.函数单调性有关定义中x1,x2有三个特征:①同区间性,x1,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.
2.若函数y=f(x)在定义域上的两个子区间I1,I2上分别都单调递增(减),但f(x)在I1⋃I2上不一定单调递增(减).
规律方法
3.只有函数y=f(x)在定义域上单调递增(减)才称y=f(x)为增(减)函数.可见单调递增(减)是函数的局部性质,增(减)函数是函数的整体性质.
4.“单调递增(减)”“x1,x2的大小”“f(x1)与f(x2)的大小”知二求一.
√
对点练1.下列命题正确的是
A.函数y=2x+1在R上是减函数
B.函数y=-在定义域内是增函数
C.函数y=x2和函数y=|x|的单调性相同
D.函数y=x2-2x-3在(0,+∞)上单调递增
对于A,函数y=2x+1在R上是增函数,故A错误;对于B,函数y=-的定义域是(-∞,0)∪(0,+∞),且在(-∞,0)和(0,+∞)上单调递增,但在定义域内不是增函数,故B错误;对于C,函数y=x2在(0,
+∞)上单调递增,在(-∞,0)上单调递减,函数y=|x|=在(0,+∞)上单调递增,在(-∞,0)上单调递减,故C正确;对于D,函数y=x2-2x-3在(1,+∞)上单调递增,在(-∞,1)上单调递减,故D错误.故选C.
角度2 函数单调性的判断与证明
(链教材P79例3)已知函数f(x)=,判断函数f(x)在上的单调性,并用定义加以证明.
解:函数f(x)在上单调递减.
证明:∀x1,x2∈,且x1<x2,
则f(x1)-f(x2)=-==.
典例
2
因为x1,x2∈,x1<x2,
所以3x1-1>0,3x2-1>0,x2-x1>0,
所以f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2),
所以函数f(x)在上单调递减.
规律方法
利用定义证明函数单调性的步骤
对点练2.利用定义证明函数f(x)=在区间(-1,1)上单调递减.
证明:∀x1,x2∈(-1,1)且x1<x2,
则f(x1)-f(x2)=.
因为x1,x2∈(-1,1)且x1<x2,
所以x2-x1>0,x1x2+1>0,-1<0,
所以f(x1)-f(x2)=>0,
即f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2),
所以函数f(x)在区间(-1,1)上单调递减.
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任务二 函数的单调区间
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问题导思
(阅读教材P77,完成探究问题2)
问题2.下图为某地区24小时内的气温变化图.
从图象可以看出,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.
新知构建
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
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)和(0,1),函数f(x)的单调递减区间是(-1,0)和(1,+∞).
典例
3
规律方法
求函数单调区间的三种方法
1.利用已知函数的单调性: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.
2.定义法.即先求出定义域,再利用定义法进行判断求解.
3.图象法.即先画出图象,根据图象求单调区间.
注意 单调区间必须是函数定义域的子集,一个函数出现两个或两个以上的区间上具有相同的单调性,单调区间之间不能用“⋃”,而应用“,”将它们隔开或用“和”字连接.
对点练3.画出函数y=|x|(x-2)的图象,并指出函数的单调区间.
解:y=|x|(x-2)=
函数的图象如图中实线部分所示.
由函数的图象知,函数的单调递增区间是(-∞,0]和[1,+∞),单调递减区间是(0,1).
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任务三 函数单调性的简单应用
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角度1 比较函数值的大小
(1)已知函数f(x)在区间[0,+∞)上是增函数,则f(2),f(π),f(3)的大小关系是
A.f(π)>f(2)>f(3) B.f(3)>f(π)>f(2)
C.f(2)>f(3)>f(π) D.f(π)>f(3)>f(2)
典例
4
√
因为f(x)在区间[0,+∞)上是增函数,且π>3>2,所以f(π)>f(3)>f(2).故选D.
√
(2)已知函数f(x)=x2+4x+c,则
A.f(1)<c<f(-2) B.c<f(-2)<f(1)
C.c>f(1)>f(-2) D.f(1)>c>f(-2)
因为二次函数f(x)图象的对称轴为直线x=-2,且开口向上,所以函数在[-2,+∞)上单调递增,所以f(1)>f(0)>f(-2).又f(0)=c,所以f(1)>c>f(-2).故选D.
规律方法
利用单调性比较大小,应先将自变量转化到同一个单调区间内,然后利用函数单调性进行比较.
√
对点练4.已知函数f(x)=ax2-2ax+2(a>0),则f(0),f(-1)的大小关系是
A.f(0)>f(-1)
B.f(0)=f(-1)
C.f(0)<f(-1)
D.f(0)与f(-1)的大小关系不确定
f(x)=ax2-2ax+2=a(x-1)2+2-a,因为a>0,所以f(x)的图象开口向上,对称轴为直线x=1,故f(x)在(-∞,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,故f(0)<f(-1).故C正确.故选C.
角度2 解不等式
已知f(x)是定义在区间[-1,1]上的增函数,且f(x-2)<f(1-
x),则x的取值范围是__________.
典例
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由题意,得解得1≤x≤2①.
因为f(x)是定义在区间[-1,1]上的增函数,且f(x-2)<f(1-x),所以x-2<1-x,解得x<②.
由①②得1≤x<.
规律方法
利用函数的单调性解不等式的方法
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”符号脱掉,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.
√
对点练5.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的取值范围是
A. B.
C. D.
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>.故选A.
角度3 已知函数的单调性求参数
若函数f(x)=-x2-2(a+1)x+3在区间(-∞,3]上是增函数,求实数a的取值范围.
解:因为f(x)=-x2-2(a+1)x+3的开口向下,要使f(x)在(-∞,3]上是增函数,只需-(a+1)≥3,即a≤-4.
所以实数a的取值范围是(-∞,-4].
典例
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变式探究
1.(变条件)把本例中的“在区间(-∞,3]上是增函数”改为“的单调递增区间是(-∞,3]”,求实数a的值.
解: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是(-∞,-a-1],
由题意得-a-1=3,解得a=-4.
2.(变条件)把本例中的“是增函数”改为“不单调”,求实数a的取值范围.
解:由题意,得-(a+1)<3,即a>-4,
所以实数a的取值范围是(-4,+∞).
规律方法
已知函数的单调性求参数的取值范围的一般方法
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,求出参数的取值范围.
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)求出参数的取值范围.
(1)若为二次函数:判断开口方向与对称轴;利用单调性确定参数满足的条件.
规律方法
(2)若为一次函数:由一次项系数的正负决定单调性.
(3)若为分段函数:数形结合,每一段函数的单调性都要考虑,并注意临界值的大小,确定参数满足的条件.
对点练6.设f(x)=若f(x)是R上的增函数,则实数a的取值范围是__________.
[4,8)
因为f(x)是R上的增函数,所以解得4≤a<8.
课堂小结
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任务再现 (1)函数在定义域的某区间上单调递增、单调递减及增函数、减函数的定义.(2)函数的单调区间.(3)函数单调性的简单应用
方法提炼 定义法、数形结合法
易错警示 (1)函数的单调区间不能用并集.(2)利用函数的单调性求参数的取值范围忽略函数的定义域.(3)讨论分段函数单调时注意分界点处函数值的大小比较
随堂评价
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√
1.已知四个函数的图象如图所示,其中在定义域上单调递增的函数图象是
√
2.函数y=f(x),x∈[-4,4]的图象如图所示,则函数f(x)的所有单调递减区间是
A.[-4,-2]
B.[1,4]
C.[-4,-2],[1,4]
D.[-4,-2]⋃[1,4]
由图象知,函数f(x)在区间[-4,-2]上单调递减,在区间[-2,1]上单调递增,在区间[1,4]上单调递减,可得f(x)的单调递减区间是[-4,-2],[1,4].故选C.
√
3.设函数y=f(x)满足:对任意的x1,x2∈R都有>0,则f(-3)与f(-π)的大小关系是
A.f(-3)>f(-π) B.f(-3)≥f(-π)
C.f(-3)<f(-π) D.f(-3)≤f(-π)
因为>0,所以当x1>x2时,f(x1)>f(x2),所以函数f(x)在R上单调递增.又-3>-π,所以f(-3)>f(-π).故选A.
4.(1)若函数f(x)=ax2+x+a在[1,+∞)上单调递增,则实数a的取值范围是__________.
[0,+∞)
当a=0时,f(x)=x在[1,+∞)上单调递增,满足题意;当a≠0时,f(x)=ax2+x+a图象的对称轴为直线x=-解得a>0.综上,实数a的取值范围是[0,+∞).
(2)(双空题)已知f(2x-3)>f(5x-6),若函数f(x)是(-∞,+∞)上的增函数,则实数x的取值范围是__________.若函数f(x)是定义在(0,+∞)上的
减函数,则实数x的取值范围是__________.
(-∞,1)
第1空:若f(x)在(-∞,+∞)上是增函数,且f(2x-3)>f(5x-6),则2x-3>5x-6,即x<1.
第2空:若函数f(x)是定义在(0,+∞)上的减函数,则.
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课时分层评价
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1.下列函数在(-∞,0)上是增函数的是
A.y=- B.y=|x|
C.y=2 026-2 025x D.y=x2+x
√
对于A,y=-,是反比例函数,在(-∞,0)上是增函数,符合题意;对于B,y=|x|,在区间(-∞,0)上,y=-x,是减函数,不符合题意;对于C,y=2 026-2 025x,是一次函数,在(-∞,0)上是减函数,不符合题意;对于D,y=x2+x,是二次函数,在区间上为减函数,不符合题意.故选A.
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2.设f(x)是定义在R上的函数.
①若存在x1,x2∈R,x1<x2,使f(x1)<f(x2)成立,则函数f(x)在R上是增
函数;
②若存在x1,x2∈R,x1<x2,使f(x1)≤f(x2)成立,则函数f(x)在R上不可能是减函数;
③若存在x2>0,对于任意x1∈R,都有f(x1)<f(x1+x2)成立,则函数f(x)在R上是减函数.
以上真命题的个数为
A.0 B.1
C.2 D.3
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对于①,存在x1,x2∈R,x1<x2,使f(x1)<f(x2)成立,函数f(x)在R上是增函数,应为任意的x1,x2都有这样的关系成立,故①为假命题;对于②,由减函数的定义知,必须有任意x1,x2∈R,x1<x2,使f(x1)>f(x2)成立,即若存在x1,x2∈R,x1<x2,使f(x1)≤f(x2)成立,则函数f(x)在R上不可能是减函数,故②为真命题;对于③,由于x2>0,则x1+x2>x1,结合f(x1)<f(x1+x2)可知函数f(x)在R上不可能是减函数,故③为假命题.所以真命题的个数为1.故选B.
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3.函数y=的单调递增区间是
A.(-∞,-3] B.
C.(-∞,1) D.[-1,+∞)
√
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.故选B.
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4.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
√
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.故选D.
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5.(多选)如果函数f(x)在[a,b]上是增函数,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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因为f(x)在[a,b]上是增函数,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AB.
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6.(多选)下列函数中,在R上是增函数的是
A.y=|x| B.y=x
C.y=x2 D.y=
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对于A,y=|x|,当x<0时为减函数,不符合题意;对于B,显然在R上是增函数,符合题意;对于C,y=x2,当x<0时为减函数,不符合题意;对于D,作出草图如图所示(实线部分),观察图象可得,函数在R上为增函数,符合题意.故选BD.
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7.已知函数f(x)=则f(x)的单调递减区间是__________.
(-∞,1)
当x≥1时,f(x)单调递增;当x<1时,f(x)单调递减,所以f(x)的单调递减区间是(-∞,1).
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8.函数y=|x2-2x-3|的单调递增区间是________________________.
[-1,1]和[3,+∞)
y=|x2-2x-3|=|(x-1)2-4|,作出该函数的图象,如图所示.
由图象可知,其单调递增区间是[-1,1]和[3,+∞).
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9.已知函数f(x)是定义在[2,+∞)上的增函数,若f(2a2-5a+4)<f(a2+a
+4),则实数a的取值范围是________________.
⋃[2,6)
函数f(x)是定义在[2,+∞)上的增函数,若f(2a2-5a+4)<f(a2+a+4),则2≤2a2-5a+4<a2+a+4,解得0<a≤或2≤a<6,所以实数a的取值范围是∪[2,6).
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10.(10分)已知函数f(x)=-2x,用定义证明函数f(x)在(0,+∞)上单调
递减.
证明:∀x1,x2∈(0,+∞),且x1<x2,
则f(x2)-f(x1)=-2x2-+2x1=+2(x1-x2)=(x1-x2).
又x1-x2<0,+2>0,
所以f(x2)-f(x1)<0,
所以f(x2)<f(x1).
所以函数f(x)在(0,+∞)上单调递减.
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11.若函数f(x)=是定义在R上的减函数,则实数a的取值范围是
A. B.
C. D.⋃
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要使f(x)在R上是减函数,需满足:解得≤a<.故选A.
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12.已知函数f(x)=若f(x-4)>f(2x-3),则实数x的取值范围是
A.(-1,+∞) B.(-∞,-1)
C.(-1,4) D.(-∞,1)
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画出函数f(x)的图象,如图所示.由图象可知f(x)在R上单调递减,若f(x-4)>f(2x-3),则x-4<2x-3,解得x>-1.故选A.
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13.函数f(x)=在区间(-2,+∞)上单调递增,则实数a的取值范围是
__________.
f(x)==a+,由题意有1-2a<0,即a>.
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14.(10分)已知函数f(x)=x-+在(1,+∞)上单调递增,求实数a的取值范围.
解:∀x1,x2∈(1,+∞),且x1<x2,则x1x2>1.
因为函数f(x)在(1,+∞)上单调递增,
所以f(x1)-f(x2)=x1-+-=(x1-x2)<0.
因为x1-x2<0,所以1+>0,即a>-x1x2.
因为x1x2>1,所以-x1x2<-1,所以a≥-1.
所以实数a的取值范围是[-1,+∞).
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15.(5分)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)
√
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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16.(15分)设函数f(x)的定义域为(0,+∞),且满足条件f(4)=1,对于任意x1,x2∈(0,+∞),有f(x1x2)=f(x1)+f(x2),且当x1≠x2时,有
>0.
(1)求f(16)的值;
解:因为对于∀x1,x2∈(0,+∞),
有f(x1x2)=f(x1)+f(x2),
所以令x1=x2=4,得f(4×4)=f(4)+f(4)=2,所以f(16)=2.
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(2)若f(x+6)+f(x)>2,求x的取值范围.
解:因为对于∀x1,x2∈(0,+∞),x1≠x2,
有>0,
所以f(x)在(0,+∞)上为增函数.
由(1)知,f(16)=2,
所以f(x+6)+f(x)>f(16),
所以f((x+6)x)>f(16),
所以解得x>2,
所以x的取值范围是(2,+∞).
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第
三
章
函
数
的
概
念
与
性
质
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