高考数学一轮复习第二章函数概念与基本初等函数I第2讲函数的单调性与最值练习理新人教A
2022届高考一轮复习第2章函数的概念及基本初等函数ⅰ第2节函数的单调性与最值课时跟踪检测理含解
第二章 函数的概念及基本初等函数(Ⅰ)第二节 函数的单调性与最值A 级·基础过关 |固根基|1.下列函数中,在区间(0,+∞)上为增函数的是( ) A .y =ln(x +2)B .y =-x +1C .y =⎝ ⎛⎭⎪⎫12xD .y =x +1x解析:选A 函数y =ln(x +2)的增区间为(-2,+∞),所以在(0,+∞)上是增函数. 2.如果函数f(x)=ax 2+2x -3在区间(-∞,4)上是单调递增的,则实数a 的取值范围是( )A .⎝ ⎛⎭⎪⎫-14,+∞B .⎣⎢⎡⎭⎪⎫-14,+∞C .⎣⎢⎡⎭⎪⎫-14,0 D .⎣⎢⎡⎦⎥⎤-14,0 解析:选D 当a =0时,f(x)=2x -3在定义域R 上单调递增,故在(-∞,4)上单调递增; 当a≠0时,二次函数f(x)的对称轴为x =-1a ,因为f(x)在(-∞,4)上单调递增, 所以a<0,且-1a ≥4,解得-14≤a<0.综上,实数a 的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤-14,0.3.已知函数f(x)是定义在区间[0,+∞)上的函数,且在该区间上单调递增,则满足f(2x -1)<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫13的x 的取值范围是( )A .⎝ ⎛⎭⎪⎫13,23B .⎣⎢⎡⎭⎪⎫13,23C .⎝ ⎛⎭⎪⎫12,23 D .⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,23 解析:选D 因为函数f(x)是定义在区间[0,+∞)上的增函数,满足f(2x -1)<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫13, 所以0≤2x-1<13,解得12≤x<23.4.设偶函数f(x)的定义域为R ,当x∈[0,+∞)时,f(x)是增函数,则f(-2),f(π),f(-3)的大小关系是( )A .f (π)>f(-3)>f(-2)B .f (π)>f(-2)>f(-3)C .f (π)<f(-3)<f(-2)D .f (π)<f(-2)<f(-3) 解析:选A 因为f(x)是偶函数, 所以f(-3)=f(3),f(-2)=f(2). 又因为函数f(x)在[0,+∞)上是增函数, 所以f(π)>f(3)>f(2),即f(π)>f(-3)>f(-2).5.函数y =f(x)(x∈R)的图象如图所示,则函数g(x)=f(log a x)(0<a<1)的单调递减区间是( )A .⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,12 B .[a ,1] C .(-∞,0)∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,+∞ D .[a ,a +1 ]解析:选B 由图象,知f(x)在(-∞,0)和⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,+∞上单调递减,而在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,12上单调递增.又因为当0<a<1时,y =log a x 为(0,+∞)上的减函数,所以要使g(x)=f(log a x)单调递减,则需log a x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,12,即0≤log a x ≤12,解得x∈[a ,1].6.定义新运算⊕:当a≥b 时,a ⊕b =a ;当a<b 时,a ⊕b =b 2,则函数f(x)=(1⊕x)x -(2⊕x),x∈[-2,2]的最大值等于( )A .-1B .1C .6D .12解析:选C 由已知得,当-2≤x≤1时,f(x)=x -2; 当1<x≤2时,f(x)=x 3-2.因为f(x)=x 3-2,f(x)=x -2在定义域内都为增函数,且f(1)<f(2), 所以f(x)的最大值为f(2)=23-2=6.7.函数f(x)=⎩⎪⎨⎪⎧log 12x ,x≥1,2x ,x<1的值域为________.解析:当x≥1时,log 12x≤0;当x<1时,0<2x<2,故f(x)的值域为(0,2)∪(-∞,0]=(-∞,2).答案:(-∞,2)8.函数f(x)=x +2x -1 的值域为________. 解析:由2x -1≥0,得x≥12,∴函数的定义域为⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,+∞. 又函数f(x)=x +2x -1在⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,+∞上单调递增,∴当x =12时,函数取最小值f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=12,∴函数f(x)的值域为⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,+∞.答案:⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,+∞9.已知f(x)=xx -a(x≠a). (1)若a =-2,证明:f(x)在(-∞,-2)内单调递增; (2)若a>0且f(x)在(1,+∞)上单调递减,求a 的取值范围. 解:(1)证明:任取x 1<x 2<-2, 当a =-2时,f(x 1)-f(x 2)= x 1x 1+2-x 2x 2+2=2(x 1-x 2)(x 1+2)(x 2+2). ∵(x 1+2)(x 2+2)>0,x 1-x 2<0, ∴f(x 1)-f(x 2)<0,即f(x 1)<f(x 2), ∴f(x)在(-∞,-2)上单调递增.(2)任取1<x 1<x 2,则f(x 1)-f(x 2)=x 1x 1-a -x 2x 2-a =a (x 2-x 1)(x 1-a )(x 2-a ).∵a>0,x 2-x 1>0,∴要使f(x 1)-f(x 2)>0,只需(x 1-a)(x 2-a)>0在(1,+∞)上恒成立,∴a≤1.综上所述知a 的取值范围是(0,1].10.(2019届福建师大附中模拟)定义在(0,+∞)上的函数f(x)满足下面三个条件: ①对任意正数a ,b ,都有f(a)+f(b)=f(ab); ②当x>1时,f(x)<0; ③f(2)=-1. (1)求f(1)的值;(2)用单调性的定义证明:函数f(x)在(0,+∞)上是减函数; (3)求满足f(3x -1)>2的x 的取值集合.解:(1)由f(a)+f(b)=f(ab),得f(1)+f(1)=f(1),则f(1)=0. (2)证明:任取x 1,x 2∈(0,+∞)且x 1<x 2,则f(x 1)+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2x 1=f(x 2),所以f(x 2)-f(x 1)=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2x 1. 由x 2x 1>1,得f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2x 1<0,即f(x 2)<f(x 1),∴f(x)在(0,+∞)上是减函数.(3)∵f(2)=-1,∴f(4)=f(2)+f(2)=-2,又f(4)+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫14=f(1)=0,∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫14=2.又f(x)的定义域为(0,+∞),且在其上是减函数, ∴⎩⎪⎨⎪⎧3x -1<14,3x -1>0,解得13<x<512. 故满足要求的x 的取值集合为⎝ ⎛⎭⎪⎫13,512.B 级·素养提升 |练能力|11.设a>0且a≠1,则“函数f(x)=a x在R 上是减函数”是“函数g(x)=(2-a)x 3在R 上是增函数”的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件解析:选A 若函数f(x)=a x在R 上为减函数,则有0<a<1;若函数g(x)=(2-a)x 3在R 上为增函数,则有2-a>0,即a<2,所以“函数f(x)=a x在R 上是减函数”是“函数g(x)=(2-a)x 3在R 上是增函数”的充分不必要条件,故选A .12.已知在函数f(x)=lg(a x-b x)+x 中,常数a ,b 满足a>1>b>0,且a =b +1,那么f(x)>1的解集为( )A .(0,1)B .(1,+∞)C .(1,10)D .(10,+∞) 解析:选B 由a x-b x>0,a>1>b>0,得⎝ ⎛⎭⎪⎫a b x>1,解得x>0,所以函数f(x)的定义域为(0,+∞).因为a>1>b>0,所以y =a x单调递增,y =-b x单调递增,所以t =a x-b x单调递增.又y =lg t 单调递增,所以f(x)=lg(a x-b x)+x 为(0,+∞)上的增函数.而f(1)=lg(a -b)+1=lg 1+1=1,所以当x>1时,f(x)>1,故f(x)>1的解集为(1,+∞).故选B .13.如果函数y =f(x)在区间I 上是增函数,且函数y =f (x )x 在区间I 上是减函数,那么称函数y=f(x)是区间I 上的“缓增函数”,区间I 叫做“缓增区间”.若函数f(x)=12x 2-x +32是区间I 上的“缓增函数”,则“缓增区间”I 为( )A .[1,+∞)B .[0,3]C .[0,1]D .[1,3]解析:选D 因为函数f(x)=12x 2-x +32的对称轴为x =1,所以函数y =f(x)在区间[1,+∞)上是增函数.又当x≥1时,f (x )x =12x +32x -1,令g(x)=12x +32x -1(x≥1),则g′(x)=12-32x 2=x 2-32x 2,由g′(x)≤0,得1≤x ≤3,即函数f (x )x =12x -1+32x 在区间[1,3]上单调递减,故“缓增区间”I 为[1,3].故选D . 14.定义运算:x y =⎩⎪⎨⎪⎧x ,xy≥0,y ,xy<0,例如:34=3,(-2)4=4,则函数f(x)=x2(2x -x 2)的最大值为________.解析:由已知,得f(x)=x2(2x -x 2)=⎩⎪⎨⎪⎧x 2,x 2(2x -x 2)≥0,2x -x 2,x 2(2x -x 2)<0=⎩⎪⎨⎪⎧x 2,0≤x≤2,2x -x 2,x<0或x>2,易知函数f(x)的最大值为4. 答案:4。
高考数学一轮复习第二章函数概念与基本初等函数第2课时函数的单调性与最值学案含解析
函数的单调性与最值一、定义域:1.函数的定义域就是使函数式 的集合. 2.常见的三种题型确定定义域:① 已知函数的解析式,就是 .② 复合函数f [g(x )]的有关定义域,就要保证内函数g(x )的 域是外函数f (x )的 域. ③实际应用问题的定义域,就是要使得 有意义的自变量的取值集合. 二、值域:1.函数y =f (x )中,与自变量x 的值 的集合.2.常见函数的值域求法,就是优先考虑 ,取决于 ,常用的方法有:①观察法;②配方法;③反函数法;④不等式法;⑤单调性法;⑥数形法;⑦判别式法;⑧有界性法;⑨换元法(又分为 法和 法) 例如:①形如y =221x +,可采用 法;② y =)32(2312-≠++x x x ,可采用 法或 法;③y =a [f (x )]2+bf (x )+c ,可采用 法;④ y =x -x-1,可采用 法;⑤ y =x -21x -,可采用 法;⑥ y =xx cos 2sin -可采用 法等.三、单调性1.定义:如果函数y =f (x )对于属于定义域I 内某个区间上的任意两个自变量的值x 1、、x 2,当x 1、<x 2时,①都有 ,则称 f (x )在这个区间上是增函数,而这个区间称函数的一个 ;②都有 ,则称f (x )在这个区间上是减函数,而这个区间称函数的一个 . 若函数f (x )在整个定义域l 内只有唯一的一个单调区间,则f (x )称为 . 2.判断单调性的方法:(1) 定义法,其步骤为:① ;② ;③ .(2) 导数法,若函数y =f (x )在定义域内的某个区间上可导,①若 ,则f (x )在这个区间上是增函数;②若 ,则f (x )在这个区间上是减函数. 四、单调性的有关结论1.若f (x ), g (x )均为增(减)函数,则f (x )+g (x ) 函数; 2.若f (x )为增(减)函数,则-f (x )为 ;3.互为反函数的两个函数有 的单调性;4.复合函数y =f [g(x )]是定义在M 上的函数,若f (x )与g(x )的单调相同,则f [g(x )]为 ,若f (x ), g(x )的单调性相反,则f [g(x )]为 .5.奇函数在其对称区间上的单调性 ,偶函数在其对称区间上的单调性 .例1. 求下列函数的定义域: (1)y=xx x -+||)1(0 (2)y=232531x x -+-;1·1-+x x解:(1)由题意得,0||01⎩⎨⎧>-≠+x x x 化简得,||1⎩⎨⎧>-≠x x x 即.01⎩⎨⎧<-≠x x 故函数的定义域为{x|x <0且x≠-(2)由题意可得,050322⎩⎨⎧≥-≠-x x 解得.553⎪⎩⎪⎨⎧≤≤-±≠x x故函数的定义域为{x|-5≤x≤5且x≠±3(3)要使函数有意义,必须有,0101⎩⎨⎧≥-≥+x x 即,11⎩⎨⎧≥-≥x x ∴x≥1,故函数的定义域为[1,+∞)变式训练1:求下列函数的定义域: (1)y=212)2lg(xx x -+-+(x-1)0; (2)y=)34lg(2+x x +(5x-4)0; (3)y=225x -+lgcosx;解:(1)由⎪⎩⎪⎨⎧≠->-+>-01,012022x x x x 得⎪⎩⎪⎨⎧≠<<-<1,432x x x 所以-3<x <2且x≠1.故所求函数的定义域为(-3,1)(2)由⎪⎩⎪⎨⎧≠-≠+>+045,134034x x x 得⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≠-≠->54,2143x x x 函数的定义域为).,54()54,21(21,43+∞-⎪⎭⎫ ⎝⎛--(3)由⎩⎨⎧>≥-0cos 0252x x ,得,)(222255⎪⎩⎪⎨⎧∈+<<-≤≤-Z k k x k x ππππ 借助于数轴,解这个不等式组,得函数的定义域为.5,23)2,2(23,5⎥⎦⎤⎝⎛-⎪⎭⎫⎢⎣⎡--ππππ例2. 设函数y=f(x)的定义域为[0,1],求下列函数的定义域(1)y=f(3x); (2)y=f(x1);(3)y=f()31()31-++x f x ;(4)y=f(x+a)+f(x-a).解:(1)0≤3x≤1,故0≤x≤31的定义域为[0, 31](2)仿(1)解得定义域为[1,(3)由条件,y 的定义域是f )31(+x 与)31(-x 定义域的交集列出不等式组,32313431323113101310≤≤⇒⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤≤≤≤-⇒⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤-≤≤+≤x x x x x 故y=f )31()31(-++x f x 的定义域为⎥⎦⎤⎢⎣⎡32,31. (4)由条件得,111010⎩⎨⎧+≤≤-≤≤-⇒⎩⎨⎧≤-≤≤+≤a x a ax a a x a x 讨论:①当⎩⎨⎧+≤--≤,11,1a a a a 即0≤a≤21时,定义域为[a,1-a]②当⎩⎨⎧+≤--≤,1,a a a a 即-21≤a≤0时,定义域为[-a,1+a ]综上所述:当0≤a≤21时,定义域为[a ,1-a ];当-21≤a≤0时,定义域为[-a ,1+a ]变式训练2:若函数f(x)的定义域是[0,1],则f (x+a)·f(x -a)(0<a <21)的定义域是 ( ) A.∅[a ,1-a ][-a ,1+a ].[0,1]解:例3. 求下列函数的值域:(1)y=;122+--x x xx (2)y=x-x21- (3)y=1e 1e +-xx解:(1)方法一 (配方法) ∵y=1-,112+-x x 而,4343)21(122≥+-=+-x x x∴0<,34112≤+-x x ∴.131<≤-y ∴值域为⎪⎭⎫⎢⎣⎡-1,31.方法二 (判别式法)由y=,122+--x x x x 得(y-1).0)1(2=+-+y x y x∵y=1时,≠∴∅∈y x , 1.又∵∈x R ,∴必须∆=(1-y)2-4y(y-1)≥0.∴.131≤≤-y ∵,1≠y ∴函数的值域为⎪⎭⎫⎢⎣⎡-1,31.(2)方法一 (单调性法) 定义域⎭⎬⎫⎩⎨⎧≤21|x x ,函数y=x,y=-x 21-均在⎥⎦⎤ ⎝⎛∞-21,上递增,故y≤.21212121=⨯--∴函数的值域为⎥⎦⎤⎝⎛∞-21,.方法二 (换元法) 令x 21-=t,则t≥0,且x=.212t --21(t+1)2+1≤21(t≥0)∴y∈(-∞,21](3)由y=1e 1e +-x x 得,e x =.11yy-+x>0,即yy-+11>0,解得-1<y <∴函数的值域为{y|-1<y <变式训练3:求下列函数的值域: (1)y=521+-x x (2)y=|x|21x-解:(1)(分离常数法)y=-)52(2721++x ,∵)52(27+x ≠0,∴y≠-21.故函数的值域是{y|y∈R,且y≠-21(2)方法一 (换元法∵1-x 2≥0,令x=sin α,则有y=|sin αcos α|=21|sin2α故函数值域为[0,21].方法二 y=|x|·,41)21(122242+--=+-=-x x x x∴0≤y≤,21即函数的值域为⎥⎦⎤⎢⎣⎡21,0.例4.若函数f (x )=21x 2-x+a 的定义域和值域均为[1,b ](b >1),求a 、b 的值解:∵f(x )=21(x-1)2+a-21.∴其对称轴为x=1,即[1,b ]为f (x )的单调递增区间. ∴f(x )min =f (1)=a-21=1 ① f (x )max =f (b )=21b 2-b+a=b ②由①②解得⎪⎩⎪⎨⎧==.3,23b a变式训练4:已知函数f(x)=x 2-(1)求函数的值域为[0,+∞)时的a 的值;(2)若函数的值均为非负值,求函数f(a)=2-a|a+3|的值域解: (1)∵函数的值域为[0,∴Δ=16a 2-4(2a+6)=0⇒2a 2-a-3=0∴a=-1或a=23.(2)对一切x∈R ,函数值均非负,∴Δ=8(2a 2-a-3)≤0⇒-1≤a≤23,∴a+3>0,∴f(a)=2-a(a+3)=-a 2-3a+2=-(a+23)2+417(a ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∈23,1). ∵二次函数f(a)在⎥⎦⎤⎢⎣⎡-23,1上单调递减,∴f(a )min =f )23(=-419,f (a )max =f (-1)=4, ∴f(a)的值域为⎥⎦⎤⎢⎣⎡-4,419. 例5. 已知函数f(x)=a x+12+-x x (a >1),证明:函数f(x)在(-1,+∞)上为增函数.证明 方法一 任取x 1,x 2∈(-1,+∞),不妨设x 1<x 2,则x 2-x 1>0, 12x x a ->1且1x a >0,∴0)1(12112>-=--x x x x x aa a a ,又∵x 1+1>0,x 2+1>0,∴)1)(1()(3)1)(1()1)(2()1)(2(121221122121121122++-=+++--+-=+--+-x x x x x x x x x x x x x x >0,于是f(x 2)-f(x 1)=12xx a a-+12121122+--+-x x x x >0,故函数f(x)在(-1,+∞)上为增函数. 方法二 f(x)=a x+1-13+x (a >1),求导数得)(x f '=ax lna+2)1(3+x ,∵a >1,∴当x >-1时,a xlna >0,2)1(3+x >0,)(x f '>0在(-1,+∞)上恒成立,则f(x)在(-1,+∞)上为增函数.方法三 ∵a >1,∴y=a x为增函数,又y=13112+-+=+-x x x ,在(-1,+∞)上也是增函数.∴y=a x+12+-x x 在(-1,+∞)上为增函数. 变式训练1:讨论函数f (x )=x+xa(a >0)的单调性.解:方法一 显然f (x )为奇函数,所以先讨论函数f (x )在(0,+∞)上的单调性, 设x1>x 2>0,f(x 1)-f(x 2) =(x 1+1x a )-(x 2+2x a)=(x 1-x 2)·(1-21x x a ).∴当0<x 2<x 1≤a 时,21x x a>1,则f (x 1)-f (x 2)<0,即f(x 1)<f(x 2),故f (x )在(0,a ]上是减函数.当x 1>x 2≥a 时,0<21x x a<1,则f (x 1)-f (x 2)>0,即f(x 1)>f(x 2),故f (x )在[a ,+∞)上是增函数.∵f (x ∴f (x )分别在(-∞,-a ]、[a ,+f (x )分别在[-a ,0)、(0,a ]上为减函数. 方法二 由)(x f '=1-2x a=0可得x=±a 当x >a 或x <-a 时,)(x f '>0∴f (x )分别在(a,+∞)、(-∞,-a ]上是增函数.同理0<x <a 或-a <x <0时,)(x f '<0即f (x )分别在(0,a ]、[-a ,0)上是减函数.例6. 判断函数f(x)=12-x 在定义域上的单调性.解: 函数的定义域为{x|x ≤-1或x ≥1},则f(x)= 12-x ,可分解成两个简单函数.f(x)=)(,)(x u x u =x 2-1的形式.当x ≥1时,u(x)为增函数,)(x u 为增函数.∴f (x )=12-x 在[1,+∞)上为增函数.当x ≤-1时,u (x)为减函数,)(x u 为减函数,∴f(x)=12-x 在(-∞,-1]上为减函数.变式训练2:求函数y=1log (4x-x 2)的单调区间.解: 由4x-x 2>0,得函数的定义域是(0,4).令t=4x-x 2,则y=21log t.∵t=4x-x 2=-(x-2)2+4,∴t=4x-x 2的单调减区间是[2,4),增区间是(0,2].又y=21log t 在(0,+∞)上是减函数,∴函数y=21log (4x-x 2)的单调减区间是(0,2],单调增区间是[2,4).例7.(1)y=4-223x x -+; (2)y=x+x4;(3)y=4)2(122+-++x x .解:(1)由3+2x-x 2≥0得函数定义域为[-1,3],又t=3+2x-x 2=4-(x-1)2.∴t ∈[0,4],t ∈[0,2],从而,当x=1时,y min =2,当x=-1或x=3时,y max =4.故值域为[2,4]. (2)方法一 函数y=x+x4是定义域为{x|x ≠0}上的奇函数,故其图象关于原点对称,故只讨论 x >0时,即可知x <0时的最值. ∴当x >0时,y=x+x 4≥2xx 4⋅=4,等号当且仅当x=2时取得.当x <0时,y ≤-4,等号当且仅当x=-2时取得.综上函数的值域为(-∞,-4]∪[4,+∞),无最值. 方法二 任取x 1,x 2,且x 1<x 2,因为f(x 1)-f(x 2)=x 1+14x -(x 2+24x )=,)4)((212121x x x x x x --所以当x ≤-2或x ≥2时,f(x)递增,当-2<x <0或0<x <2时,f(x)递减. 故x=-2时,f(x)最大值=f(-2)=-4,x=2时,f(x)最小值=f(2)=4,所以所求函数的值域为(-∞,-4]∪[4,+∞),无最大(小)值.(3y=2222)20()2()10()0(++-+-+-x x ,可视为动点M (x,0)与定点A (0,1)、B (2,-2)距离之和,连结AB ,则直线AB 与x 轴的交点(横坐标)即为所求的最小值点.y min =|AB|=13)21()20(22=++-,可求得x=32时,y min =13.显然无最大值.故值域为[13,+∞).变式训练3:在经济学中,函数f(x)的边际函数Mf(x)定义为Mf (x )=f (x+1)-f (x ).某公司每月最多生产100台报警系统装置,生产x (x >0)台的收入函数为R (x )=3 000x-20x 2(单位:元),其成本函数为C (x )=500x+4000(单位:元),利润是收入与成本之差. (1)求利润函数P (x )及边际利润函数MP (x(2)利润函数P (x )与边际利润函数MP (x解:(1)P (x )=R (x )-C (x )=(3 000x-20x 2)-(500x+4 000)=-20x 2+2 500x-4 000(x ∈[1,100]且x ∈N,)MP (x )=P (x+1)-P (x )=-20(x+1)2+2 500(x+1)-4 000-(-20x 2+2 500x-4 000) =2 480-40x (x ∈[1,100]且x ∈N ). (2)P (x )=-20(x-)21252+74 125,当x=62或63时,P(x)max =74 120(元).因为MP (x )=2 480-40x 是减函数,所以当x=1时,MP(x)max =2 440(元). 因此,利润函数P (x )与边际利润函数MP (x )不具有相同的最大值. 例8.已知定义在区间(0,+∞)上的函数f(x)满足f()21x x =f(x 1)-f(x 2),且当x >1时,f(x)<0. (1)求f(1)(2)判断f(x )的(3)若f(3)=-1,解不等式f(|x|)<-2.解:(1)令x 1=x 2>0,代入得f(1)=f(x 1)-f(x 1)=0,故f(1)=0. (2)任取x 1,x 2∈(0,+∞),且x 1>x 2,则21x x >1,由于当x >1时,f(x)<0,所以f )(21x x <0,即f(x 1)-f(x 2)<0,因此f(x 1)<f(x 2), 所以函数f(x)在区间(0,+∞)上是单调递减函数.(3)由f(21x x )=f(x 1)-f(x 2)得f()39=f(9)-f(3),而f(3)=-1,所以f(9)=-2.由于函数f(x)在区间(0,+由f(|x|)<f(9),得|x|>9,∴x >9或x <-9.因此不等式的解集为{x|x >9或x <-9}.变式训练4:函数f(x)对任意的a 、b ∈R,都有f(a+b)=f(a)+f(b)-1,并且当x >0时,f(x)>1. (1)求证:f(x)是R(2)若f(4)=5,解不等式f(3m 2-m-2)<3. 解:(1)设x 1,x 2∈R ,且x 1<x 2,则x 2-x 1>0,∴f(x 2-x 1)>1.f(x 2)-f(x 1)=f((x 2-x 1)+x 1)-f(x 1)=f(x 2-x 1)+f(x 1)-1-f(x 1)=f(x 2-x 1)-1>0.∴f (x 2)>f(x 1). 即f(x)是R 上的增函数.(2)∵f (4)=f (2+2)=f (2)+f (2)-1=5∴f (2)=3,∴原不等式可化为f(3m 2-m-2)<f(2), ∵f(x)是R 上的增函数,∴3m 2-m-2<2, 解得-1<m <34,故解集为(-1,34).1.求函数的定义域一般有三类问题:一是给出解释式(如例1),应抓住使整个解式有意义的自变量的集合;二是未给出解析式(如例2),就应抓住内函数的值域就是外函数的定义域;三是实际问题,此时函数的定义域除使解析式有意义外,还应使实际问题或几何问题有意义.2.求函数的值域没有通用方法和固定模式,除了掌握常用方法(如直接法、单调性法、有界性法、配方法、换元法、判别式法、不等式法、图象法)外,应根据问题的不同特点,综合而灵活地选择方法.。
高考数学一轮复习第二章函数与基本初等函数I2.2函数的单调性与最值课件理
(3)利用单调性求参数.
①视参数为已知数,依据函数的图象或单调性定义,确定函数的单调区间,与
已知单调区间比较求参数;
②需注意若函数在区间[a,b]上是单调的,则该函数在此区间的任意子集上也
是单调的;
③分段函数的单调性,除注意各段的单调性外,还要注意衔接点的取值.
跟踪训练3 (1)(2016·太原模拟)已知函数f(x)=x(ex-e1x),若f(x1)<f(x2),
命题点2 解析式含参数的函数的单调性
例2 已知函数f(x)=x2a-x 1 (a>0),用定义法判断函数f(x)在(-1,1)上的单
调性. 解答
几何画板展示
则 设-f(x11<)-x1<f(xx22<)=1,x21a-x11-x22a-x21=ax1x22-x21-ax11-xa22x-2x121+ ax2=axx221--x11xx122-x2+11 ∵-1<x1<x2<1,
函数. (4)函数f(g(x))的单调性与函数y=f(u)和u=g(x)的单调性的关系是“同 增异减”.
思考辨析
判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)若定义在R上的函数f(x),有f(-1)<f(3),则函数f(x)在R上为增函数.( × ) (2)函数y=f(x)在[1,+∞)上是增函数,则函数的单调递增区间是[1,+∞).( × ) (3)函数y=1的单调递减区间是(-∞,0)∪(0,+∞).( × )
例1 (1)函数 f x=log1 (x2-4) 的单调递增区间是 答案 解析
A.(0,+∞)
2
B.(-∞,0)
C.(2,+∞)
D.(-∞,-2)
因为 y log 1 t, t>0在定义域上是减函数,
高考数学一轮复习 第二章 函数概念与基本初等函数I 2.2 函数的单调性与最值课件 理 (2)
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题型分类 深度剖析
题型一 确定函数的单调性(区间) 命题点1 给出具体解析式的函数的单调性
例 1 (1)下列函数中,①y=ln(x+2);②y=- x+1;③y=(12)x; ④y=x+1x,在区间(0,+∞)上为增函数的是_①___. 解析 y=ln(x+2)的增区间为(-2,+∞), ∴在区间(0,+∞)上为增函数.
第二章 函数概念与基本初等函数 I
§2.2 函数的单调性与最值
内容 索引
基础知识 自主学习 题型分类 深度剖析 答题模板系列 思想方法 感悟提高 练出高分
基础知识 自主学习
1
知识梳理
1.函数的单调性 (1)单调函数的定义
增函数
减函数
一般地,设函数y=f(x)的定义域为A,区间
I⊆A,如果对f(于x1)<区f(x间2) I内的任意两个值f(xx11,)>f(x22)
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解析答案
2.若函数f(x)=|2x+a|的单调递增区间是[3,+∞),则a的值为_-__6_. 解析 由图象易知函数f(x)=|2x+a|的单调增区间是 [-a2,+∞), 令-a2=3,
∴a=-6.
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解析答案
3.设函数y=x2-2x,x∈[-2,a],若函数的最小值为g(a),则g(a)= a2-2a,-2≤a<1, __-__1_,__a_≥__1__________.
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解析答案
4.(教材改编)已知函数 f(x)=x-2 1,x∈[2,6],则 f(x)的最大值为_2__,最小 2
值为__5_.
解析 可判断函数 f(x)=x-2 1在[2,6]上为减函数, 所以 f(x)max=f(2)=2,f(x)min=f(6)=25.
高考数学一轮复习第二章函数的概念及其基本性质2.2.2函数的最值课件理
则 M 是 y=f(x)的最大值
则 M 是 y=f(x)的最小值
注意点 正确理解函数的最值
函数的最值是函数在其定义域上的整体性质,即函数的值域中最大的一个值和最小的一个值.
1.思维辨析 (1)定义在 R 上的函数一定存在最大值或最小值.( × ) (2)y=1x(x>0)的最小值为 0.( × ) (3)函数 y=f(x)可能只有最大值,没有最小值.( √ ) (4)定义在某开区间上的单调函数一定没有最值.( √ ) (5)函数 y=11- +xx22的最大值为 1.( √ )
撬法·命题法 解题法
[考法综述] 确定函数 f(x)的值域或最值必须首先探求函数在定义域内的单调情况.若 f(x)是基本初 等函数,应先考虑采用特殊方法,如不等式法、配方法、几何法、换元法,也可直接利用函数图象和性质 求解;若 f(x)为其他函数,可利用单调性定义或导数法确定其性质,再求值域,通常在选择题、填空题中出 现,有时也在解答题中与恒成立、有解问题综合考查,属于中高档题目.
命题法 利用函数的单调性求函数的最值
典例 (1)定义新运算⊕:当 a≥b 时,a⊕b=a;当 a<b 时,a⊕b=b2,则函数 f(x)=(1⊕x)x-(2⊕x),
x∈[-2,2]的最大值等于( )
A.-1
B.1
C.6
D.12
(2)如果函数 f(x)对任意的实数 x,都有 f(1+x)=f(-x),且当 x≥12时,f(x)=log2(3x-1),那么函数 f(x)
在[-2,0]上的最大值与最小值之和为( )
A.2
B.3
C.4
D.-1
[解析] (1)由已知得当-2≤x≤1 时,f(x)=x-2; 当 1<x≤2 时,f(x)=x3-2. ∵f(x)=x-2,f(x)=x3-2 在定义域内都为增函数. ∴f(x)的最大值为 f(2)=23-2=6. (2)根据 f(1+x)=f(-x),可知函数 f(x)的图象关于直线 x=12对称.又函数 f(x)在21,+∞上单调递增, 故 f(x)在-∞,21上单调递减,则函数 f(x)在[-2,0]上的最大值与最小值之和为 f(-2)+f(0)=f(1+2)+f(1 +0)=f(3)+f(1)=log28+log22=4.
2022版高考数学大一轮复习第2章函数概念与基本初等函数Ⅰ第2讲函数的基本性质1
第二章函数概念与基本初等函数Ⅰ第二讲函数的基本性质练好题·考点自测1.下列说法中正确的个数是() (1)若函数y=f(x)在[1,+∞)上是增函数,则函数的单调递增区间是[1,+∞).(2)对于函数f(x),x∈D,若对任意x1,x2∈D(x1≠x2),有(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]〉0,则函数f(x)在区间D上是增函数。
(3)若函数y=f(x+a)是偶函数,则函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称。
(4)若函数y=f(x+b)是奇函数,则函数y=f(x)的图象关于点(b,0)中心对称。
(5)已知函数y=f(x)是定义在R上的偶函数,若f(x)在(-∞,0)上是减函数,则f(x)在(0,+∞)上是增函数。
(6)若T为函数y=f(x)的一个周期,那么nT(n∈Z)也是函数f(x)的周期。
A.3 B。
4 C.5 D。
62。
[2019北京,3,5分][文]下列函数中,在区间(0,+∞)上单调递增的是()A。
y=x12 B.y=2-xC.y=lo g12x D.y=1x3.[2019全国卷Ⅱ,6,5分][文]设f(x)为奇函数,且当x≥0时,f(x)=e x—1,则当x<0时,f(x)=()A .e —x —1B .e -x +1C .—e —x —1 D.—e -x +14.[2020山东,8,5分]若定义在R 的奇函数f (x )在(—∞,0)上单调递减,且f (2)=0,则满足xf (x —1)≥0的x 的取值范围是( )A.[—1,1]∪[3,+∞)B.[-3,-1]∪[0,1] C 。
[—1,0]∪[1,+∞) D 。
[-1,0]∪[1,3]5.[2021大同市调研测试]已知函数f (x )=ax 3+b sin x +c ln(x +√x2+1)+3的最大值为5,则f (x )的最小值为 ( )A.—5 B 。
1 C .2 D.36.[2020福州3月质检]已知f (x )是定义在R 上的偶函数,其图象关于点(1,0)对称。
高考数学大一轮复习第二章函数概念与基本初等函数I第2讲函数的单调性与最值课件理新人教版
(2)解 ①当 a=12时,f(x)=x+21x+2,设 1≤x1<x2, 则 f(x2)-f(x1)=(x2-x1)1-2x11x2, ∵1≤x1<x2,∴x2-x1>0,2x1x2>2, ∴0<2x11x2<12,1-2x11x2>0,∴f(x2)-f(x1)>0,f(x1)<f(x2). ∴f(x)在区间[1,+∞)上为增函数, ∴f(x)在区间[1,+∞)上的最小值为 f(1)=72.
规律方法 (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,如例1(1). (2)函数单调性的判断方法有:①定义法;②图象法;③利 用已知函数的单调性;④导数法. (3)函数y=f(g(x))的单调性应根据外层函数y=f(t)和内层函 数t=g(x)的单调性判断,遵循“同增异减”的原则.
考点三 函数单调性的应用(典例迁移)
【例 3】 (1)如果函数 f(x)=( ax,2-x≥a)1 x+1,x<1,满足对任意 x1 ≠x2,都有f(x1)x1--xf(2 x2)>0 成立,那么 a 的取值范围是
________. (2)(2017·珠海模拟)定义在 R 上的奇函数 y=f(x)在(0,+∞)上
故当 a>0 时,f(x1)-f(x2)>0,即 f(x1)>f(x2), 函数 f(x)在(-1,1)上递减; 当 a<0 时,f(x1)-f(x2)<0,即 f(x1)<f(x2), 函数 f(x)在(-1,1)上是增函数.
法二 f′(x)=(ax)′((x-x-1)1)-2ax(x-1)′ =a((x-x-1)1)-2 ax=-(x-a1)2. 当 a>0 时,f′(x)<0,函数 f(x)在(-1,1)上递减; 当 a<0 时,f′(x)>0,函数 f(x)在(-1,1)上递增.
2025届高考数学一轮复习第2章函数概念与基本初等函数Ⅰ第2讲函数的基本性质作业试题2含解析新人教版
其次讲 函数的基本性质1.[2024江西红色七校第一次联考]下列函数中,既是偶函数又在区间(0,+∞)上单调递减的是 ( )A.y=cos xB.y=x 2C.y=ln|x|D.y=e-|x|2.[2024湖北省四地七校联考]若函数f(x)=sin x·ln(mx+√1+4x 2)的图象关于y 轴对称,则m= ( )A.2B.4C.±2D.±43.[2024郑州三模]若函数f(x)={e x -x +2a,x >0,(a -1)x +3a -2,x ≤0在(-∞,+∞)上是单调函数,则a 的取值范围是( )A.[1,+∞)B.(1,3]C.[12,1) D.(1,2]4.[2024广州市阶段模拟]已知f(x),g(x)分别是定义在R 上的偶函数和奇函数,且 f(x)-g(x)=x 3+x 2+a,则g(2)=( ) A.-4B.4C.-8D.85.[2024长春市第一次质量监测]定义在R 上的函数f(x)满意f(x)=f(x+5),当x∈[-2,0)时,f(x)=-(x+2)2,当x∈[0,3)时,f(x)=x,则f(1)+f(2)+…+f(2 021)= ( )A.809B.811C.1 011D.1 0136.[2024陕西省部分学校摸底检测]已知函数f(x)=2x cosx 4x +a是偶函数,则函数f(x)的最大值为 ( )A.1B.2C.12 D.37.[2024济南名校联考]已知定义在R 上的函数f(x)满意f(x+6)=f(x),y=f(x+3)为偶函数,若f(x)在(0,3)上单调递减,则下面结论正确的是 ( )A.f(192)<f(e 12)<f(ln 2)B.f(e 12)<f(ln 2)<f(192)C.f(ln 2)<f(192)<f(e 12) D.f(ln 2)<f(e 12)<f(192)8.[2024江苏苏州初调]若y=f(x)是定义在R 上的偶函数,当x∈[0,+∞)时,f(x)={sinx,x ∈[0,1),f(x -1),x ∈[1,+∞),则f(-π6-5)= .9.函数f(x)=x 3-3x 2+5x-1图象的对称中心为 .10.[2024蓉城名校联考]已知函数f(x)=x+cosx,x∈R,设a= f(0.3-1), b= f(2-0.3),c= f(log 20.2),则 ( )A.b<c<aB.c<a<bC.b<a<cD.c<b<a11.[2024辽宁葫芦岛其次次测试]已知y=f(x-1)是定义在R 上的偶函数,且y=f(x)在[-1,+∞)上单调递增,则不等式f(-2x-1-1)<f(3)的解集为 ( )A.(2,+∞)B.(3,+∞)C.(-∞,2)D.(-∞,3)12.已知f(x)是定义在(1,+∞)上的增函数,若对于随意x,y∈(1,+∞),均有f(x)+f(y)=f(2x+y),f(2)=1,则不等式f(x)+f(x-1)-2≥0的解集为 ( )A.[52,+∞)B.(52,+∞)C.[1,52]D.(2,52]13.[2024广东七校联考]已知定义在R 上的偶函数y=f(x+2),其图象是连续的,当x>2时,函数y=f(x)是单调函数,则满意f(x)=f(1-1x+4)的全部x 之积为 ( )A.3B.-3C.-39D.3914.[原创题]设增函数f(x)={lnx,x >1,-1+ax x ,0<x ≤1的值域为R,若不等式f(x)≥x+b 的解集为{x|c≤x≤e},则实数c 的值为 ( )A.e -√e 2-42B.e+√e 2-42C.e±√e 2-42D.1215.[多选题]已知奇函数f(x)在(-∞,+∞)上单调递增,f(1)=2,若0<f(m)<2,则 ( )A.log m (1+m)<log m (1+m 2) B.log m (1-m)<0 C.(1-m)2>(1+m)2D.(1-m )13>(1-m )1216.[2024湖南六校联考][多选题]已知f(x)是定义在R 上的奇函数,且f(1+x)=f(1-x),当0≤x≤1时,f(x)=x,则关于函数g(x)=|f(x)|+f(|x|),下列说法正确的是( ) A.g(x)为偶函数B.g(x)在(1,2)上单调递增C.g(x)在[2 016,2 020]上恰有三个零点D.g(x)的最大值为2答 案其次讲 函数的基本性质1.D 函数y=cos x 是偶函数且是周期为2π的周期函数,所以y=cos x 在(0,+∞)上不具有单调性,所以A 选项不符合题意;函数y=x 2为偶函数,但在(0,+∞)上单调递增,所以B 选项不符合题意;函数y=ln|x|={lnx,x >0,ln(-x),x <0为偶函数,但在(0,+∞)上单调递增,所以C 选项不符合题意;函数y=e -|x|={e -x ,x ≥0,e x ,x <0为偶函数,在(0,+∞)上单调递减,所以D 选项符合题意.故选D.2.C ∵f(x)的图象关于y 轴对称,∴f(x)为偶函数,又y=sin x 为奇函数,∴y=ln(mx+√1+4x 2)为奇函数,即ln[-mx+√1+4·(-x)2]+ln(mx+√1+4x 2)=0,即ln(1+4x 2-m 2x 2)=0,1+4x 2-m 2x 2=1,解得m=±2.故选C.3.B 当x>0时,f(x)=e x -x+2a,则f '(x)=e x-1>0,所以函数f(x)在(0,+∞)上单调递增.因为函数f(x)在(-∞,+∞)上是单调函数,所以函数f(x)在(-∞,+∞)上是单调递增函数.当x≤0时,f(x)=(a-1)x+3a-2是单调递增函数,所以a-1>0,得a>1.e 0-0+2a≥(a -1)×0+3a -2,解得a≤3.所以1<a≤3,故选B.4.C 依题意f(x)是偶函数,g(x)是奇函数,且f(x)-g(x)=x 3+x 2+a ①,所以f(-x)-g(-x)=-x 3+x 2+a,即f(x)+g(x)=-x 3+x 2+a ②,②-①得2g(x)=-2x 3,g(x)=-x 3,所以g(2)=-23=-8.故选C. 5.A 由f(x)=f(x+5)可知f(x)的周期为5,又f(0)=0,f(1)=1,f(2)=2,f(-1)=-1,f(-2)=0,∴f(3)=f(-2)=0,f(4)=f(-1)=-1,f(5)=f(0)=0,∴f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+f(5)=2,∴f(1)+f(2)+…+f(2 021)=f(1)+2×404=809.故选A. 6.C 解法一 因为函数f(x)=2x cosx 4x +a 是偶函数,所以f(-x)=f(x),即2-x cos(-x)4-x +a=2x cosx 4x +a ,化简可得a(4x -1)=4x-1,得a=1,所以f(x)=2x cosx4x +1=cosx2x +2-x .又cos x≤1,2x+2-x≥2,当且仅当x=0时两个“=”同时成立,所以f(x)≤12.故选C. 解法二 因为函数f(x)为偶函数,所以f(-1)=f(1),即2-1cos(-1)4-1+a=21cos14+a ,解得a=1,所以f(x)=2x cosx4x +1=cosx2x +2-x .因为cosx≤1,2x+2-x≥2,当且仅当x=0时两个“=”同时成立,所以f(x)max =12,故选C.7.A 由f(x+6)=f(x)知函数f(x)是周期为6的函数.因为y=f(x+3)为偶函数,所以f(x+3)=f(-x+3),所以f(192)=f(72)=f(12+3)=f(-12+3)=f(52).(题眼)(难点:利用函数的性质把自变量的取值化到同一个单调区间内) 因为1<e 12<2,0<ln 2<1,所以0<ln 2<e 12<52<3.因为f(x)在(0,3)上单调递减,所以f(52)<f(e 12)<f(ln 2),即f(192)<f(e 12)<f(ln 2),故选A.8.12 因为y=f(x)是定义在R 上的偶函数,所以f(-π6-5)=f(π6+5).因为x≥1时,f(x)=f(x-1),所以f(π6+5)=f(π6+4)=…=f(π6).又0<π6<1,所以f(π6)=sin π6=12.故f(-π6-5)=12.9.(1,2) 解法一 由题意设图象的对称中心为(a,b),则2b=f(a+x)+f(a-x)对随意x 均成立,代入函数解析式得,2b=(a+x)3-3(a+x)2+5(a+x)-1+(a-x)3-3(a-x)2+5(a-x)-1=2a 3+6ax 2-6a 2-6x 2+10a-2=2a 3-6a 2+10a-2+(6a-6)x 2对随意x 均成立,所以6a-6=0,且2a 3-6a 2+10a-2=2b,即a=1,b=2,即f(x)的图象的对称中心为(1,2).解法二 由三次函数对称中心公式可得,f(x)的图象的对称中心为(1,2).10.D f(x)=x+cos x,则f '(x)=1-sin x≥0,所以f(x)在R 上单调递增,又log 20.2<2-0.3<1<0.3-1=103,所以f(log 20.2)<f(2-0.3)<f(103),即c<b<a.11.D 由题可知y=f(x-1)的图象关于y 轴对称.因为y=f(x)的图象向右平移1个单位长度得到y=f(x-1)的图象,所以y=f(x)的图象关于直线x=-1对称.因为y=f(x)在[-1,+∞)上单调递增,所以f(x)在(-∞,-1)上单调递减.所以|-2x-1-1-(-1)|<|3-(-1)|,即0<2x-1<4,解得x<3,所以原不等式的解集为(-∞,3),故选D.12.A 依据f(x)+f(y)=f(2x+y),f(2)=1,可得2=1+1=f(2)+f(2)=f(24),所以f(x)+f(x-1)-2≥0得f(22x-1)≥f(24).又f(x)是定义在(1,+∞)上的增函数,所以{22x -1≥24,x >1,x -1>1, 解得x≥52.所以不等式f(x)+f(x-1)-2≥0的解集为[52,+∞).13.D 因为函数y=f(x+2)是偶函数,所以函数y=f(x)图象关于x=2对称,因为f(x)在(2,+∞)上单调,所以f(x)在(-∞,2)上也单调,所以要使f(x)=f(1-1x+4),则x=1-1x+4或4-x=1-1x+4.由x=1-1x+4,得x 2+3x-3=0,Δ1>0,设方程的两根分别为x 1,x 2,则x 1x 2=-3;由4-x=1-1x+4,得x 2+x-13=0,Δ2>0,设方程的两根分别为x 3,x 4,则x 3x 4=-13.所以x 1x 2x 3x 4=39.故选D.14.A 当x>1时,f(x)为增函数,且f(x)∈(0,+∞), 当0<x≤1时,-1+ax x=a-1x≤a -1,即f(x)∈(-∞,a -1].因为f(x)为增函数,所以a-1≤0,则a≤1,又函数f(x)的值域为R,所以a-1≥0,即a≥1,从而a=1,函数f(x)={lnx,x >1,-1+x x,0<x ≤1.因为不等式f(x)≥x+b 的解集为{x|c≤x≤e},易知ln x=x+b 的解为x=e,所以b=1-e,当x=1时,x+b=1+1-e=2-e<0=f(1),故0<c<1.令-1+x x=x+1-e,得x 2-ex+1=0,从而x=e -√e 2-42,则c=e -√e 2-42,故选A.15.AD ∵f(x)为奇函数,0<f(m)<2,f(1)=2,f(0)=0,∴f(0)<f(m)<f(1).又f(x)在R 上单调递增,∴0<m<1,∴1+m>1,0<1-m<1,∴log m (1-m)>0,B 错误.∵1+m>1+m 2,∴log m (1+m)<log m (1+m 2),A 正确.∵y=x 2在(0,+∞)上单调递增,1-m<1+m,∴(1-m)2<(1+m)2,C 错误.∵y=(1-m)x在(0,+∞)上单调递减,∴(1-m )13>(1-m )12,D 正确.故选AD. 16.AD 易知函数g(x)的定义域为R,且g(-x)=|f(-x)|+f(|-x|)=|-f(x)|+f(|x|)=|f(x)|+f(|x|)=g(x),所以g(x)为偶函数,故A 正确.因为f(1+x)=f(1-x),所以f(x)的图象关于直线x=1对称,又f(x)是奇函数,所以f(x)是周期为4的函数,其部分图象如图D 2-2-1所示,图D 2-2-1所以当x≥0时,g(x)={2f(x),x∈[4k,2+4k]0,x∈(2+4k,4+4k],k∈N,当x∈(1,2)时,g(x)=2f(x),g(x)单调递减,故B错误.g(x)在[2 016,2 020]上零点的个数等价于g(x)在[0,4]上零点的个数,而g(x)在[0,4]上有多数个零点,故C错误. 当x≥0时,易知g(x)的最大值为2,由偶函数图象的对称性可知,当x<0时,g(x)的最大值也为2,所以g(x)在整个定义域上的最大值为2,故D正确.综上可知,选AD.。
2019版高考数学一轮复习第二章函数的概念与基本初等函数Ⅰ第二节函数的单调性与最值实用课件理
本节主要包括 2 个知识点: 1.函数的单调性; 函数的最值.
01
突破点(一) 函数的单调性
02
突破点(二) 函数的最值
03
全国卷5年真题集中演练——明规律
04
课时达标检测
01 突破点(一) 函数的单调性
自学区 抓牢双基· 完成情况
[基本知识]
1.单调函数的定义
增函数
=f(x)+f(y),f(3)=1,当 f(x)+f(x-8)≤2 时,x 的取值范围是
A.(8,+∞) B.(8,9] C.[8,9]
() D.(0,8)
[解析] 2=1+1=f(3)+f(3)=f(9),由 f(x)+f(x-8)≤2,可
得 f[x(x-8)]≤f(9),因为 f(x) 是定义在(0,+∞)上的增函数,
(4)奇函数在其关于原点对称的区间上单调性相同,偶函数 在其关于原点对称的区间上单调性相反.
[例1] (1)(2018·浙江金华十校调研)下列函数中,在区间
(0,+∞)内单调递减的是
()
A.y=1x-x
B.y=x2-x
C.y=ln x-x
D.y=ex-x
(2)(2018·广东佛山联考)讨论函数f(x)=
[解析]
因为函数f(x)=log2x+
1 1-x
在(1,+∞)上为
增函数,且f(2)=0,
所以当x1∈(1,2)时,f(x1)<f(2)=0,
当x2∈(2,+∞)时,f(x2)>f(2)=0,
即f(x1)<0,f(x2)>0.故选B.
[答案] B
应用(二) 解函数不等式
[例 3] f(x)是定义在(0,+∞)上的单调增函数,满足 f(xy)
高考数学一轮复习第2章第2讲函数的单调性与最值讲义理含解析
第2讲函数的单调性与最值[考纲解读] 1.掌握求函数单调性与单调区间的求解方法,并能利用函数的单调性求最值.(重点)2.理解函数的单调性、最大值、最小值及其几何意义.(重点)3.能够运用函数图象理解和研究函数的性质.(难点)[考向预测] 从近三年高考情况来看,本讲是高考中的一个热点.预测2020年高考将主要考查函数单调性的应用、比较大小、函数最值的求解、根据函数的单调性求参数的取值范围等问题.1.函数的单调性(1)增函数、减函数(2)单调区间的定义如果函数y=f(x)在区间D上是增函数或减函数,那么就说函数y=f(x)在这一区间具有(严格的)□06单调性.区间D叫做函数y=f(x)的□07单调区间.2.函数的最值1.概念辨析(1)函数y =1x的单调递减区间是(-∞,0)∪(0,+∞).( )(2)设任意x 1,x 2∈[a ,b ]且x 1≠x 2,那么f (x )在[a ,b ]上是增函数⇔f x 1-f x 2x 1-x 2>0⇔(x 1-x 2)[f (x 1)-f (x 2)]>0.( )(3)函数y =f (x )在[0,+∞)上为增函数,则函数y =f (x )的增区间为[0,+∞).( ) (4)闭区间上的单调函数,其最值一定在区间端点取到.( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ 2.小题热身(1)下列函数中,在区间(0,1)上是增函数的是( ) A .y =|x | B .y =3-x C .y =1xD .y =-3x 2答案 A解析 y =|x |在(0,1)上是增函数,y =3-x ,y =1x,y =-3x 2在(0,1)上都是减函数.(2)设定义在[-1,7]上的函数y =f (x )的图象如图所示,则函数y =f (x )的增区间为________.答案 [-1,1],[5,7]解析 由图可知函数的单调递增区间为[-1,1]和[5,7].(3)函数f (x )=2-x 2,x ∈[-1,2]的最大值为________,最小值为________. 答案 2 -2解析 f (x )=2-x 2在[-1,0]上是增函数,在[0,2]上是减函数,f (-1)=1,f (0)=2,f (2)=-2,所以最大值为2,最小值为-2.(4)函数y =2k +1x在(0,+∞)上是增函数,则k 的取值范围是________.答案 ⎝⎛⎭⎪⎫-∞,-12解析 因为函数y =2k +1x 在(0,+∞)上是增函数,所以2k +1<0,解得k <-12.题型 一 确定函数的单调性(区间)1.函数f (x )=|x -2|x 的单调递减区间是( ) A .[1,2] B .[-1,0] C .[0,2] D .[2,+∞)答案 A解析 f (x )=|x -2|x =⎩⎪⎨⎪⎧x -x ,x ≥2,-x x ,x <2.作出此函数的图象如下.观察图象可知,f (x )=|x -2|x 的单调递减区间是[1,2].2.(2017·全国卷Ⅱ)函数f (x )=ln (x 2-2x -8)的单调递增区间是( ) A .(-∞,-2) B .(-∞,1) C .(1,+∞) D .(4,+∞)答案 D解析 由x 2-2x -8>0,得x >4或x <-2. 设t =x 2-2x -8,则y =ln t 为增函数.要求函数f (x )的单调递增区间,即求函数t =x 2-2x -8在定义域内的单调递增区间. ∵函数t =x 2-2x -8在(-∞,-2)上单调递减,在(4,+∞)上单调递增, ∴函数f (x )的单调递增区间为(4,+∞).故选D. 3.试讨论函数f (x )=axx -1(a ≠0)在(-1,1)上的单调性.解 解法一:设-1<x 1<x 2<1, f (x )=a ·x -1+1x -1=a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1x -1,则f (x 1)-f (x 2)=a ⎝⎛⎭⎪⎫1+1x 1-1-a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1x 2-1=a x 2-x 1x 1-x 2-.由于-1<x 1<x 2<1,所以x 2-x 1>0,x 1-1<0,x 2-1<0, 故当a >0时,f (x 1)-f (x 2)>0, 即f (x 1)>f (x 2),函数f (x )在(-1,1)上单调递减; 当a <0时,f (x 1)-f (x 2)<0, 即f (x 1)<f (x 2),函数f (x )在(-1,1)上单调递增.解法二:f ′(x )=axx --ax x -x -2=a x --ax x -2=-ax -2.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.条件探究 将举例说明1中“f (x )=|x -2|x ”改为“f (x )=x 2-2|x |”,试写出其单调区间.解 f (x )=x 2-2|x |=⎩⎪⎨⎪⎧x 2-2x ,x ≥0,x 2+2x ,x <0.作出此函数的图象如右:观察图象可知,此函数的单调递减区间是(-∞,-1],(0,1];单调递增区间是(-1,0],(1,+∞).1.确定函数单调性(区间)的三种常用方法(1)定义法:一般步骤:①任取x 1,x 2∈D ,且x 1<x 2;②作差f (x 1)-f (x 2);③变形(通常是因式分解和配方);④定号(即判断f (x 1)-f (x 2)的正负);⑤下结论(即指出函数f (x )在给定的区间D 上的单调性).如举例说明3解法一.(2)图象法:如果f (x )是以图象形式给出的,或者f (x )的图象易作出,则可由图象的直观性确定它的单调性.如举例说明1.(3)导数法:利用导数取值的正负确定函数的单调性.如举例说明3解法二. 2.熟记函数单调性的三个常用结论(1)若f (x ),g (x )均是区间A 上的增(减)函数,则f (x )+g (x )也是区间A 上的增(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)复合函数单调性的确定方法:若两个简单函数的单调性相同,则这两个函数的复合函数为增函数;若两个简单函数的单调性相反,则这两个函数的复合函数为减函数,简称“同增异减”.如举例说明2.1.若函数f (x )=ax +1在R 上递减,则函数g (x )=a (x 2-4x +3)的增区间是( ) A .(2,+∞) B .(-∞,2) C .(4,+∞) D .(-∞,4)答案 B解析 因为函数f (x )=ax +1在R 上递减,所以a <0,所以g (x )=a (x 2-4x +3)=a [(x -2)2-1]的增区间是(-∞,2).2.已知定义在区间(0,+∞)上的函数f (x )满足f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1x2=f (x 1)-f (x 2),且当x >1时,f (x )>0.判断f (x )的单调性.解 设x 1>x 2>0,则x 1x 2>1,∵当x >1时,f (x )>0, ∴f (x 1)-f (x 2)=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1x 2>0,∴f (x 1)>f (x 2),∴函数f (x )在区间(0,+∞)上为增函数. 题型 二 求函数的最值(值域)1.(2018·上饶模拟)函数f (x )=-x +1x 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤-2,-13上的最大值是( )A.32 B .-83 C .-2 D .2 答案 A解析 因为函数f (x )=-x +1x 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤-2,-13上是减函数,所以f (x )max =f (-2)=2-12=32.2.函数y =x -x -1的最小值为________. 答案 34解析 令t =x -1,则t ≥0且x =t 2+1,所以y =t 2+1-t =⎝ ⎛⎭⎪⎫t -122+34,t ≥0,所以当t =12时,y min =34.3.函数y =2x 2-2x +3x 2-x +1的值域为________.答案 ⎝⎛⎦⎥⎤2,103解析 y =2x 2-2x +3x 2-x +1=x 2-x ++1x 2-x +1=2+1x 2-x +1, 由x ∈R 得x 2-x +1=⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+34∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫34,+∞,所以1x 2-x +1∈⎝ ⎛⎦⎥⎤0,43,所以y =2x 2-2x +3x 2-x +1的值域是⎝⎛⎦⎥⎤2,103.4.(2018·石家庄模拟)对于任意实数a ,b ,定义min{a ,b }=⎩⎪⎨⎪⎧a ,a ≤b ,b ,a >b .设函数f (x )=-x +3,g (x )=log 2x ,则函数h (x )=min{f (x ),g (x )}的最大值是________.答案 1解析 解法一:在同一坐标系中, 作函数f (x ),g (x )的图象, 依题意,h (x )的图象如图所示. 易知点A (2,1)为图象的最高点, 因此h (x )的最大值为h (2)=1.解法二:依题意,h (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 2x ,0<x ≤2,-x +3,x >2.当0<x ≤2时,h (x )=log 2x 是增函数, 当x >2时,h (x )=3-x 是减函数, 所以h (x )在x =2时取得最大值h (2)=1.条件探究1 将举例说明1中“f (x )=-x +1x”改为“f (x )=-x -1x”,其他条件不变,如何解答?解 f (x )=-x -1x 在[-2,-1]上是减函数,在⎣⎢⎡⎦⎥⎤-1,-13上是增函数,且f (-2)=52,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-13=103,所以f (x )max =103.条件探究2 将举例说明2中“y =x -x -1”改为“y =x +1-x 2”,其他条件不变,如何解答?解 由1-x 2≥0可得-1≤x ≤1. 可令x =cos θ,θ∈[0,π],则y =cos θ+sin θ=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4,θ∈[0,π],所以-1≤y ≤2,故所求函数的最小值是-1.条件探究3 将举例说明3中“y =2x 2-2x +3x 2-x +1”改为“y =1-x21+x 2”,其他条件不变,如何解答?解 由y =1-x 21+x 2得x 2=1-y 1+y , 由x 2≥0知1-y 1+y ≥0,解得-1<y ≤1,故所求函数的值域为(-1,1].求函数的最值(或值域)的常用方法(1)单调性法:若所给函数为单调函数,可根据函数的单调性求值域.如举例说明1. (2)有界性法:利用代数式的有界性(如x 2≥0,x ≥0,2x>0,-1≤sin x ≤1等)确定函数的值域.(3)数形结合法:若函数解析式的几何意义较明显(如距离、斜率等)或函数图象易作出,可用数形结合法求函数的值域或最值.如举例说明4.(4)换元法:形如求y =ax +b +(cx +d )(ac ≠0)的函数的值域或最值,常用代数换元法、三角换元法结合题目条件将原函数转化为熟悉的函数,再利用函数的相关性质求解.如举例说明2.(5)分离常数法:形如求y =cx +dax +b(ac ≠0)的函数的值域或最值常用分离常数法求解.如举例说明3.另外,基本不等式法、导数法求函数值域或最值也是常用方法,在后面章节中有重点讲述.1.已知函数f (x )=a x+log a x (a >0,且a ≠1)在[1,2]上的最大值与最小值之和为log a 2+6,则a 的值为________.答案 2解析 因为f (x )=a x+log a x (a >0且a ≠1)在[1,2]上为单调函数,所以由题意可得f (1)+f (2)=a +a 2+log a 2=log a 2+6,所以a +a 2=6,解得a =2或a =-3(舍去),所以a =2.2.已知定义在D =[-4,4]上的函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧|x 2+5x +4|,-4≤x ≤0,2|x -2|,0<x ≤4,对任意x ∈D ,存在x 1,x 2∈D ,使得f (x 1)≤f (x )≤f (x 2),则|x 1-x 2|的最大值与最小值之和为________.答案 9解析 作出函数f (x )的图象如图所示,由任意x ∈D ,f (x 1)≤f (x )≤f (x 2)知,f (x 1),f (x 2)分别为f (x )的最小值和最大值,由图可知|x 1-x 2|max =8,|x 1-x 2|min =1,所以|x 1-x 2|的最大值与最小值之和为9.题型 三 函数单调性的应用角度1 比较函数值的大小1.已知函数f (x )的图象向左平移1个单位后关于y 轴对称,当x 2>x 1>1时,[f (x 2)-f (x 1)](x 2-x 1)<0恒成立,设a =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,b =f (2),c =f (3),则a ,b ,c 的大小关系为( )A .c >a >bB .c >b >aC .a >c >bD .b >a >c 答案 D解析 根据已知可得函数f (x )的图象关于直线x =1对称,且在(1,+∞)上是减函数,所以a =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫52,且2<52<3,所以b >a >c .角度2 解不等式2.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+1,x ≥0,1,x <0,则不等式f (1-x 2)>f (2x )的x 的取值范围是( )A .(0,2-1)B .(-1,2+1)C .(0,2+1)D .(-1,2-1) 答案 D解析 作出函数f (x )的图象如图所示.则不等式f (1-x 2)>f (2x )等价于⎩⎪⎨⎪⎧1-x 2>0,2x ≤0或⎩⎪⎨⎪⎧1-x 2>0,2x >0,1-x 2>2x ,解得-1<x <2-1.角度3 求参数的值或取值范围3.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧a -x +5,x ≤1,2a -log a x ,x >1,对于任意x 1≠x 2都有f x 1-f x 2x 1-x 2<0成立,则实数a 的取值范围是( )A .(1,3]B .(1,3)C .(1,2]D .(1,2) 答案 C解析 根据题意,由f x 1-f x 2x 1-x 2<0,易知函数f (x )为R 上的单调递减函数,则⎩⎪⎨⎪⎧a -3<0,a >1,a -+5≥2a ,解得1<a ≤2.故选C.函数单调性应用问题的常见类型及解题策略(1)比较大小.如举例说明1.(2)解不等式.利用函数的单调性将“f ”符号脱掉,转化为具体的不等式求解,应注意函数的定义域.如举例说明2.(3)利用单调性求参数①依据函数的图象或单调性定义,确定函数的单调区间,与已知单调区间比较; ②需注意:若函数在区间[a ,b ]上是单调的,则该函数在此区间的任意子集上也是单调的;③分段函数的单调性,除注意各段的单调性外,还要注意衔接点的取值.如举例说明3.1.(2019·郑州模拟)函数y =x -5x -a -2在(-1,+∞)上单调递增,则a 的取值范围是( )A .a =-3B .a <3C .a ≤-3D .a ≥-3答案 C 解析 y =x -5x -a -2=x -a -2+a -3x -a -2=1+a -3x -a +,所以当a -3<0时,y =x -5x -a -2的单调递增区间是(-∞,a +2),(a +2,+∞);当a-3≥0时不符合题意.又因为y =x -5x -a -2在(-1,+∞)上单调递增,所以(-1,+∞)≤(a+2,+∞),所以a +2≤-1,即a ≤-3,综上知,a 的取值范围是(-∞,-3].2.(2018·河南百校联盟质检)已知f (x )=2x -2-x,a =⎝ ⎛⎭⎪⎫79- 14 ,b =⎝ ⎛⎭⎪⎫97 15 ,c =log 279,则f (a ),f (b ),f (c )的大小顺序为( )A .f (b )<f (a )<f (c )B .f (c )<f (b )<f (a )C .f (c )<f (a )<f (b )D .f (b )<f (c )<f (a ) 答案 B解析 a =⎝ ⎛⎭⎪⎫79- 14 =⎝ ⎛⎭⎪⎫97 14 >⎝ ⎛⎭⎪⎫9715 >1,c =log 279<0,所以c <b <a .因为f (x )=2x -2-x =2x-⎝ ⎛⎭⎪⎫12x 在R 上单调递增,所以f (c )<f (b )<f (a ).3.已知函数f (x )的定义域为R ,对任意x 1<x 2,都有f (x 1)-f (x 2)<x 1-x 2,且f (-3)=-4,则不等式f (log 12 |3x-1|)>log 12|3x-1|-1的解集为( )A .(2,+∞)B .(-∞,2)C .(0,1)∪(1,2)D .(-∞,0)∪(0,2)答案 D解析 由对任意x 1<x 2,都有f (x 1)-f (x 2)<x 1-x 2,得f (x 1)-x 1<f (x 2)-x 2.令g (x )=f (x )-x ,则有对任意x 1<x 2,都有g (x 1)<g (x 2),所以g (x )在R 上单调递增,因为f (-3)=-4,所以g (-3)=f (-3)-(-3)=-1,所以f (log 12 |3x-1|)>log 12|3x-1|-1等价于g (log 12 |3x-1|>g (-3),所以log 12 |3x-1|>-3=log 12 8,所以0<|3x-1|<8,解得x <2且x ≠0,故所求不等式的解集是(-∞,0)∪(0,2).。
高考数学大一轮复习 第二章 函数概念与基本初等函数I 第2讲 函数的单调性与最值教师用书 理 新人教
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第二章函数概念与基本初等函数I 第2讲函数的单调性与最值教师用书理新人教版(建议用时:40分钟)一、选择题1。
若函数f(x)=|2x+a|的单调递增区间是[3,+∞),则a的值为()A.-2B.2C.-6D.6解析由图象易知函数f(x)=|2x+a|的单调增区间是[-错误!,+∞),令-错误!=3,∴a=-6.答案C2.(2016·北京卷)下列函数中,在区间(-1,1)上为减函数的是( )A。
y=错误!B。
y=cos xC。
y=ln(x+1) D.y=2-x解析∵y=错误!与y=ln(x+1)在(-1,1)上为增函数,且y=cos x在(-1,1)上不具备单调性.∴A,B,C不满足题意.只有y=2-x=错误!错误!在(-1,1)上是减函数。
答案D3。
定义新运算“⊕”:当a≥b时,a⊕b=a2;当a〈b时,a⊕b=b2,则函数f(x)=(1⊕x)x-(2⊕x),在区间[-2,2]上的最大值等于()A。
-1 B.1 C。
6 D。
12解析由已知得当-2≤x≤1时,f(x)=x-2,当1〈x≤2时,f(x)=x3-2。
高考数学一轮复习第二章函数的概念、基本初等函数(Ⅰ)及函数的应用2.2函数的单调性与最大(小)值习题
§2.2 函数的单调性与最大(小)值1.函数的单调性(1)增函数与减函数一般地,设函数f(x)的定义域为I:①如果对于定义域I内某个区间D上的自变量的值x1,x2,当x1<x2时,都有f(x1)<f(x2),那么就说函数f(x)在区间D上是.②如果对于定义域I内某个区间D上的自变量的值x1,x2,当x1<x2时,都有f(x1)>f(x2),那么就说函数f(x)在区间D上是.(2)单调性与单调区间如果函数y=f(x)在区间D上是增函数或减函数,那么就说函数y=f(x)在这一区间具有(严格的) ,区间D叫做y=f(x)的.2.函数的最值(1)最大值一般地,设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数M满足:①对于任意的x∈I,都有;②存在x0∈I,使得.那么,我们称M是函数y=f(x)的最大值.(2)最小值一般地,设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数N满足:①对于任意的x∈I,都有;②存在x0∈I,使得.那么我们称N是函数y=f(x)的最小值.自查自纠1.(1)①任意两个增函数②任意两个减函数(2)单调性单调区间2.(1)①f(x)≤M②f(x0)=M(2)①f(x)≥N②f(x0)=N(2014·北京)下列函数中,定义域是R且为增函数的是( )A.y=e-x B.y=x3C.y=ln x D.y=|x|解:由所给选项知只有y =x 3的定义域是R 且为增函数.故选B .若函数y =ax +1在[1,2]上的最大值与最小值的差为2,则实数a 的值是( ) A .2B .-2C .2或-2D .0解:当a >0时,由题意得2a +1-(a +1)=2,即a =2;当a <0时,a +1-(2a +1)=2,即a =-2,所以a =±2.故选C .(2015·湖南)设函数f (x )=ln(1+x )-ln(1-x ),则f (x )是( ) A .奇函数,且在(0,1)上是增函数 B .奇函数,且在(0,1)上是减函数 C .偶函数,且在(0,1)上是增函数 D .偶函数,且在(0,1)上是减函数解:f (x )的定义域为(-1,1),关于原点对称.又f (-x )=ln(1-x )-ln(1+x )=-f (x ),故f (x )为奇函数.显然,f (x )在(0,1)上单调递增.故选A .(2014·天津)函数f (x )=log 12(x 2-4)的单调递增区间为________.解:函数y =f (x )的定义域为(-∞,-2)∪(2,+∞),因为函数y =f (x )由y =log 12t 与t =g (x )=x 2-4复合而成,又y =log 12t 在(0,+∞)上单调递减,g (x )在(-∞,-2)上单调递减,所以函数y =f (x )在(-∞,-2)上单调递增.故填(-∞,-2).设a 为常数,函数f (x )=x 2-4x +3.若f ()x +a 在[)0,+∞上是增函数,则a 的取值范围是_______.解:∵f (x )=x 2-4x +3=()x -22-1,∴f ()x +a =()x +a -22-1,且当x ∈[)2-a ,+∞时,函数f (x +a )单调递增,因此2-a ≤0,即a ≥2.故填[2,+∞).类型一 判断函数的单调性,求函数的单调区间(1)(2013·重庆模拟)求下列函数的单调区间: ①y =-x 2+2|x |+3; ②y =1-x 2-3x +2;③y =log 13(x 2-4x +3).解:①依题意,可得当x ≥0时,y =-x 2+2x +3=-(x -1)2+4; 当x <0时,y =-x 2-2x +3=-(x +1)2+4.由二次函数的图象知,函数y =-x 2+2|x |+3在(-∞,-1],[0,1]上是增函数,在[-1,0],[1,+∞)上是减函数.故y =-x 2+2|x |+3的单调增区间为(-∞,-1]和[0,1];单调减区间为[-1,0]和[1,+∞).②由x 2-3x +2≥0,得x ≥2或x ≤1, 设u =x 2-3x +2,则y =1-u , 当x ∈(-∞,1]时,u 为减函数, 当x ∈[2,+∞)时,u 为增函数, 而u ≥0时,y =1-u 为减函数.∴y =1-x 2-3x +2的单调增区间为(-∞,1],单调减区间为[2,+∞). ③令u =x 2-4x +3>0,得x <1或x >3.∴函数y =log 13(x 2-4x +3)的定义域为(-∞,1)∪(3,+∞).又u =x 2-4x +3的图象的对称轴为x =2,且开口向上,∴u =x 2-4x +3在(-∞,1)上是减函数,在(3,+∞)上是增函数. 而函数y =log 13u 在(0,+∞)上是减函数,∴y =log 13(x 2-4x +3)的单调递减区间为(3,+∞),单调递增区间为(-∞,1).(2)判断函数f (x )=x +a x(a >0)在(0,+∞)上的单调性. 解法一:设0<x 1<x 2,则f (x 1)-f (x 2)=⎝⎛⎭⎪⎫x 1+a x 1-⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+a x 2 =x 1-x 2x 1x 2(x 1x 2-a ). 当0<x 1<x 2≤a 时,0<x 1x 2<a ,又x 1-x 2<0, 所以f (x 1)-f (x 2)>0,即f (x 1)>f (x 2), 所以函数f (x )在(0,a ]上是减函数; 当a <x 1<x 2时,x 1x 2>a ,又x 1-x 2<0, 故f (x 1)-f (x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2), 故函数f (x )在(a ,+∞)上是增函数.综上可知,函数f (x )=x +ax(a >0)在(0,a ]上是减函数,在(a ,+∞)上是增函数. 解法二:求导可得f ′(x )=1-a x2.令f ′(x )>0,则1-a x 2>0,解得x >a 或x <-a (舍).令f ′(x )≤0,则1-ax2≤0,解得-a ≤x ≤a .∵x >0,∴0<x ≤a .∴f (x )在(0,a ]上是减函数;在(a ,+∞)上是增函数.【点拨】求函数的单调区间和判断函数的单调性方法一致.通常有以下几种方法:(1)复合函数法:f (g (x ))的单调性遵循“同增异减”的原则;(2)定义法:先求定义域,再利用单调性定义求解;(3)图象法:可由函数图象的直观性写出它的单调区间;(4)导数法:利用导数取值的正负确定函数的单调区间.特别注意:单调区间必为定义域的子集.(1)函数y =⎝ ⎛⎭⎪⎫122x 2-3x +1的递减区间为__________. 解:作出t =2x 2-3x +1的图象如图,∵0<12<1,∴y =⎝ ⎛⎭⎪⎫12t 单调递减.要使y =⎝ ⎛⎭⎪⎫122x 2-3x +1递减,只要x ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫34,+∞.故填⎣⎢⎡⎭⎪⎫34,+∞.(2)求证:函数f (x )=x 3+x 在(-∞,+∞)上是增函数. 证法一:(定义法) 任取x 1<x 2,则x 1-x 2<0,所以f (x 1)-f (x 2)=(x 31+x 1)-(x 32+x 2) =(x 31-x 32)+(x 1-x 2)=(x 1-x 2)(x 21+x 1x 2+x 22+1) =(x 1-x 2)⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1+12x 22+34x 22+1<0,即f (x 1)<f (x 2),所以f (x )=x 3+x 在(-∞,+∞)上是增函数. 证法二:(导数法)因为f ′(x )=3x 2+1>0在(-∞,+∞)上恒成立,所以f (x )在(-∞,+∞)上是增函数.类型二 函数单调性的应用(2015·汕头月考)已知函数f (x )=log a (ax 2-x +12)在⎣⎢⎡⎦⎥⎤1,32上恒正,则实数a的取值范围是________.解:设g (x )=ax 2-x +12,需满足g (x )=ax 2-x +12>0,即a >1x -12x 2.因为x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤1,32,所以⎝ ⎛⎭⎪⎫1x -12x 2max =12,从而a >12.函数g (x )=ax 2-x +12的对称轴为x =12a <1,所以函数g (x )=ax 2-x +12在⎣⎢⎡⎦⎥⎤1,32上单调递增.当a >1时,函数f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤1,32上单调递增,所以f (1)=log a ⎝⎛⎭⎪⎫a -1+12>0,解得a >32; 当12<a <1时,函数f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤1,32上单调递减,故f ⎝ ⎛⎭⎪⎫32=log a ⎝ ⎛⎭⎪⎫94a -32+12>0,解得12<a <89.综上得实数a 的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,89∪⎝ ⎛⎭⎪⎫32,+∞. 故填⎝ ⎛⎭⎪⎫12,89∪⎝ ⎛⎭⎪⎫32,+∞. 【点拨】利用函数单调性讨论参数的取值范围一般要弄清三个环节:(1)考虑函数的定义域,保证研究过程有意义,如本题中不能忽视g (x )=ax 2-x +12>0;(2)弄清常见函数单调区间与题中给出的区间的关系,如本题中g (x )的单调增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫12a ,+∞,⎣⎢⎡⎦⎥⎤1,32是它的子集;(3)注意恒成立不等式的等价转化问题.(2015·衡水模拟)若在区间[0,1]上存在实数x 使2x(3x +a )<1成立,则实数a 的取值范围是________.解:2x (3x +a )<1可化为a <2-x -3x ,则在区间[0,1]上存在实数x 使2x(3x +a )<1成立等价于a <(2-x-3x )max (x ∈[0,1]).函数y =2-x-3x 在[0,1]上单调递减,∴y =2-x-3x 的最大值为20-0=1,∴a <1,故a 的取值范围是(-∞,1).故填(-∞,1).类型三 抽象函数的单调性已知函数f (x )对于任意x ,y ∈R ,总有f (x )+f (y )=f (x +y ),且当x >0时,f (x )<0,f (1)=-23.(1)求证:f (x )在R 上是减函数;(2)求f (x )在[-3,3]上的最大值和最小值. 解:(1)证法一:∵函数f (x )对于任意x ,y ∈R 总有f (x )+f (y )=f (x +y ),令x =y =0,得f (0)=0,再令y =-x ,得f (-x )=-f (x ). 在R 上任取x 1>x 2,则x 1-x 2>0,f (x 1)-f (x 2)=f (x 1)+f (-x 2)=f (x 1-x 2).又∵x >0时,f (x )<0,而x 1-x 2>0,∴f (x 1-x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2). 因此f (x )在R 上是减函数.证法二:在R 上任取x 1,x 2且x 1>x 2,则x 1-x 2>0. 则f (x 1)-f (x 2)=f (x 1-x 2+x 2)-f (x 2) =f (x 1-x 2)+f (x 2)-f (x 2)=f (x 1-x 2). 又∵x >0时,f (x )<0,而x 1-x 2>0, ∴f (x 1-x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2), ∴f (x )在R 上为减函数. (2)∵f (x )在R 上是减函数, ∴f (x )在[-3,3]上也是减函数,∴f (x )在[-3,3]上的最大值和最小值分别为f (-3)与f (3).而f (3)=3f (1)=-2,f (-3)=-f (3)=2.∴f (x )在[-3,3]上的最大值为2,最小值为-2.【点拨】对于抽象函数单调性的判断仍然要紧扣单调性的定义,结合题目所给性质和相应的条件,对任意x 1,x 2在所给区间内比较f (x 1)-f (x 2)与0的大小,或f (x 1)f (x 2)与1的大小.有时根据需要,需作适当的变形,如x 1=x 2+x 1-x 2或x 1=x 2·x 1x 2等.深挖已知条件,是求解此类题的关键.在客观题的求解中,解这类题目也可考虑用特殊化方法,如本题可依题目条件取f (x )=-23x .(2013·南昌模拟)f (x )的定义域为(0,+∞),且对一切x >0,y >0都有f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x y =f (x )-f (y ),当x >1时,有f (x )>0.(1)求f (1)的值;(2)判断f (x )的单调性并证明;(3)若f (6)=1,解不等式f (x +5)-f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x <2.解:(1)f (1)=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x x =f (x )-f (x )=0,x >0.(2)f (x )在(0,+∞)上是增函数.证明:设0<x 1<x 2,则由f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x y =f (x )-f (y ),得f (x 2)-f (x 1)=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2x 1,∵x 2x 1>1,∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2x 1>0. ∴f (x 2)-f (x 1)>0,即f (x )在(0,+∞)上是增函数.(3)∵f (6)=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫366=f (36)-f (6),又f (6)=1, ∴f (36)=2,原不等式化为:f (x 2+5x )<f (36), 又∵f (x )在(0,+∞)上是增函数,∴⎩⎪⎨⎪⎧x +5>0,1x >0,x 2+5x <36,解得0<x <4.1.证明函数的单调性与求函数的单调区间,均可运用函数单调性的定义,具体方法为差式比较法或商式比较法.注意单调性定义还有如下的两种等价形式:设x 1,x 2∈(a ,b ),且x 1≠x 2,那么 (1)f (x 1)-f (x 2)x 1-x 2>0⇔f (x )在(a ,b )内是增函数;f(x1)-f(x2)<0⇔f(x)在(a,b)内是减函数.x1-x2上式的几何意义:增(减)函数图象上任意两点(x1,f(x1)),(x2,f(x2))连线的斜率恒大于(或小于)零.(2)(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]>0⇔f(x)在(a,b)内是增函数;(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]<0⇔f(x)在(a,b)内是减函数.2.函数单调性的判断(1)常用的方法有:定义法、导数法、图象法及复合函数法.(2)两个增(减)函数的和仍为增(减)函数;一个增(减)函数与一个减(增)函数的差是增(减)函数;(3)奇函数在关于原点对称的两个区间上有相同的单调性,偶函数在关于原点对称的两个区间上有相反的单调性;(4)复合函数的单调性:如果y=f(u)和u=g(x)的单调性相同,那么y=f(g(x))是增函数;如果y=f(u)和u=g(x)的单调性相反,那么y=f(g(x))是减函数.在应用这一结论时,必须注意:函数u=g(x)的值域必须是y=f(u)的单调区间的子集.(5)在研究函数的单调性时,常需要先将函数化简,转化为讨论一些熟知的函数的单调性,因此掌握一次函数、二次函数、幂函数、对数函数等的单调性,将大大缩短我们的判断过程.3.函数最值的重要结论(1)设f(x)在某个集合D上有最小值,m为常数,则f(x)≥m在D上恒成立的充要条件是f(x)min≥m;(2)设f(x)在某个集合D上有最大值,m为常数,则f(x)≤m在D上恒成立的充要条件是f(x)max≤m.4.自变量取值之间的不等关系和函数值的不等关系可正逆互推,即若f(x)是增(减)函数,则f(x1)<f(x2)⇔x1<x2(x1>x2).在解决“与抽象函数有关的不等式”问题时,可以利用函数单调性的“可逆性”,脱去“函数符号f”,化为一般不等式求解,但运算必须在定义域内或给定的范围内进行.1.函数y=x-1的单调递增区间是( )A.[1,+∞) B.[0,+∞)C.(-∞,1] D.(-∞,0]解:y=x-1的图象由y=x的图象向右平移1个单位得到,故y=x-1的单调递增区间是[1,+∞).故选A.2.(2014·北京)下列函数中,在区间(0,+∞)上为增函数的是( )A.y=x+1 B.y=(x-1)2C.y=2-x D.y=log0.5(x+1)解:选项B中的函数在(0,1)上为减函数,选项C,D中的函数在(0,+∞)上为减函数,所以排除B ,C ,D.故选A .3.(2013·西安调研)设f (x )为定义在R 上的奇函数,且当x ≥0时,f (x )单调递减,若x 1+x 2>0,则f (x 1)+f (x 2)的值( )A .恒为正值B .恒等于零C .恒为负值D .无法确定正负解:∵f (x )为定义在R 上的奇函数,且当x ≥0时,f (x )单调递减,∴f (x )在R 上单调递减.又x 1+x 2>0,则x 1>-x 2, ∴f (x 1)<f (-x 2)=-f (x 2), 从而有f (x 1)+f (x 2)<0.故选C .4.下列区间中,函数f (x )=|ln(2-x )|在其上为增函数的是( )A .(-∞,1] B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-1,43 C.⎣⎢⎡⎭⎪⎫0,32 D .[1,2) 解:f (x )的定义域为(-∞,2),且f (1)=0.当x ∈[1,2)时,f (x )=-ln(2-x ),f (x )为增函数.故选D .5.设函数f (x )=log a |x |在(-∞,0)上单调递增,则f (a +1)与f (2)的大小关系是( )A .f (a +1)>f (2)B .f (a +1)<f (2)C .f (a +1)=f (2)D .不能确定 解:由y =f (x )的图象及已知可得0<a <1,所以1<a +1<2,由于函数f (x )为偶函数,所以f (x )在(0,+∞)上单调递减,所以f (a +1)>f (2).故选A .6.(2015·天津)已知定义在R 上的函数f (x )=2|x -m |-1(m 为实数)为偶函数,记a =f (log 0.53),b =f (log 25),c =f (2m ),则a ,b ,c 的大小关系为( )A .a <b <cB .a <c <bC .c <a <bD .c <b <a解:∵f (x )为偶函数,∴f (-x )=f (x ),∴2|-x -m |-1=2|x -m |-1,∴|-x -m |=|x -m |,(-x -m )2=(x -m )2,∴mx =0,由x ∈R 得m =0,∴f (x )=2|x |-1,∴f (x )在[0,+∞)上单调递增,并且a =f (|log 0.53|)=f (log 23),b =f (log 25),c =f (0),∵0<log 23<log 25,∴c <a <b .故选C .7.若函数f (x )=||2x +a 的单调递增区间是[3,+∞),则a =____________. 解法一:函数的对称轴为x =-a 2,由对称性可知-a2=3,∴a =-6.解法二:由f (3)=0⇒a =-6.故填-6. 8.(2015·青海模拟)已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧(2-a )x +1,x <1,a x , x ≥1 满足对任意x 1≠x 2,都有f (x 1)-f (x 2)x 1-x 2>0成立,那么a 的取值范围是________.解:由已知条件得f (x )为增函数,∴⎩⎪⎨⎪⎧2-a >0,a >1,(2-a )×1+1≤a ,解得32≤a <2,∴a 的取值范围是⎣⎢⎡⎭⎪⎫32,2.故填⎣⎢⎡⎭⎪⎫32,2. 9.(2015·江淮十校模拟)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+2x ,x ≥0,ax 2+bx , x <0 为奇函数.(1)求a -b 的值;(2)若函数f (x )在区间[-1,m -2]上单调递增,求实数m 的取值范围. 解:(1)令x <0,-x >0,f (x )=-f (-x ),即ax 2+bx =-(-x 2-2x ).∴a =1,b =2,∴a -b =-1.(2)由(1)知,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+2x ,x ≥0,x 2+2x ,x <0,易知f (x )的单调递增区间为[-1,1], ∴[-1,m -2]⊆[-1,1],∴⎩⎪⎨⎪⎧m -2>-1,m -2≤1, 解得1<m ≤3. 故实数m 的取值范围为(1,3].10.(2015·江淮名校模拟)已知函数g (x )=ax 2-2ax +1+b (a >0)在区间[2,3]上有最大值4和最小值1.设f (x )=g (x )x.(1)求a ,b 的值;(2)若不等式f (2x )-k ·2x≥0在x ∈[-1,1]上有解,求实数k 的取值范围. 解:(1)g (x )=a (x -1)2+1+b -a ,因为a >0,所以g (x )在区间[2,3]上是增函数,故⎩⎪⎨⎪⎧g (2)=1,g (3)=4, 解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =0. (2)由(1)知f (x )=x +1x -2,所以f (2x )-k ·2x ≥0可化为2x +12x -2≥k ·2x,即1+⎝ ⎛⎭⎪⎫12x 2-2·12x ≥k .令t =12x ,因为x ∈[-1,1],故t ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2.所求不等式问题等价于k ≤t 2-2t +1在t ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2上有解.记h (t )=t 2-2t +1,则k ≤h (t )max .因为t ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2,故h (t )max =1, 所以k 的取值范围是(-∞,1].11.已知函数f (x )的定义域为(0,+∞),当x >1时,f (x )>0,且对于任意的正数x ,y 都有f (xy )=f (x )+f (y ).(1)证明:函数f (x )在定义域上是单调增函数;(2)如果f ⎝ ⎛⎭⎪⎫13=-1且f (x )-f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x -2≥2,求x 的取值范围.解:(1)证明:设0<x 1<x 2.则f (x 2)-f (x 1)=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2x 1·x 1-f (x 1)=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2x 1+f (x 1)-f (x 1)=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2x 1. 因为x 2x 1>1,所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2x 1>0, 所以f (x 2)-f (x 1)>0.故f (x )在定义域上是单调增函数.(2)当x =y =1时,f (1)=0.令y =1x,得f (1)=f (x )+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x ,所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x =-f (x ).故由f ⎝ ⎛⎭⎪⎫13=-1,得f (3)=1.于是f (x )-f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x -2=f (x )+f (x -2)=f (x 2-2x )≥2,而2=f (3)+f (3)=f (9),则有f (x 2-2x )≥f (9).所以x 满足⎩⎪⎨⎪⎧x 2-2x ≥9,x >0,x -2>0,解得x ≥1+10.故实数x 的取值范围是[1+10,+∞).已知函数f (x )=x 2+ln x -ax 在(0,1)上是增函数.(1)求a 的取值范围;(2)在(1)的结论下,设g (x )=e 2x+||e x-a ,x ∈[0,ln3],求函数g (x )的最小值.解:(1)f ′(x )=2x +1x-a .∵f (x )在(0,1)上是增函数,∴2x +1x≥a 在(0,1)上恒成立,即a ≤⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +1x min(x ∈(0,1)),∵2x +1x ≥22当且仅当x =22时,取等号,所以a 的取值范围为{a |a ≤22}.(2)设t =e x,则h (t )=t 2+||t -a (显然t ∈[1,3]),当a ≤1时,h (t )=t 2+t -a 在区间[1,3]上是增函数,所以h (t )的最小值为h (1)=2-a .当1<a ≤22时,h (t )=⎩⎪⎨⎪⎧t 2-t +a ,1≤t ≤a ,t 2+t -a ,a <t ≤3.因为函数h (t )在区间[a ,3]上是增函数,在区间[1,a ]上也是增函数,又h (t )在[1,3]上是连续函数,所以h (t )在[1,3]上为增函数,所以h (t )的最小值为h (1)=a ,∴g (x )min =⎩⎨⎧2-a ,a ≤1,a ,1<a ≤2 2.。
高考数学总复习 第二章 函数概念与基本初等函数 第2讲 函数的单调性与最值
第2讲函数的单调性与最值最新考纲 1.理解函数的单调性、最大值、最小值及其几何意义;2.会运用函数图象理解和研究函数的单调性.知识梳理1.函数的单调性(1)单调函数的定义增函数减函数定义一般地,设函数f(x)的定义域为I:如果对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值x1,x2当x1<x2时,都有f(x1)<f(x2),那么就说函数f(x)在区间D上是增函数当x1<x2时,都有f(x1)>f(x2),那么就说函数f(x)在区间D上是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如果函数y=f(x)在区间D上是增函数或减函数,那么就说函数y=f(x)在这一区间具有(严格的)单调性,区间D叫做函数y=f(x)的单调区间.2.函数的最值前提设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数M满足条件(1)对于任意x∈I,都有f(x)≤M;(2)存在x0∈I,使得f(x0)=M(3)对于任意x∈I,都有f(x)≥M;(4)存在x0∈I,使得f(x0)=M结论M为最大值M为最小值1.判断正误(在括号内打“√”或“×”)精彩PPT展示(1)函数y=1x的单调递减区间是(-∞,0)∪(0,+∞).(×)(2)对于函数f(x),x∈D,若x1,x2∈D且(x1-x2)·[f(x1)-f(x2)]>0,则函数f(x)在D上是增函数.(√)(3)函数y=|x|是R上的增函数.(×)(4)函数y=f(x)在[1,+∞)上是增函数,则函数的单调递增区间是[1,+∞).(×)2.(2014·北京卷)下列函数中,定义域是R且为增函数的是( )A .y =e -xB .y =x 3C .y =ln xD .y =|x |解析 A 项,函数定义域为R ,但在R 上为减函数,故不符合要求;B 项,函数定义域为R ,且在R 上为增函数,故符合要求;C 项,函数定义域为(0,+∞),不符合要求;D 项,函数定义域为R ,但在(-∞,0]上单调递减,在[0,+∞)上单调递增,不符合要求.答案 B3.函数y =x 2-6x +10在区间(2,4)上是( ) A .递减函数 B .递增函数 C .先递减再递增D .先递增再递减解析 作出函数y =x 2-6x +10的图象(图略), 根据图象可知函数在(2,4)上是先递减再递增. 答案 C4.(2014·天津卷)函数f (x )=lg x 2的单调递减区间是________.解析 f (x )的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),y =lg u 在(0,+∞)上为增函数,u =x 2在(-∞,0)上递减,在(0,+∞)上递增,故f (x )在(-∞,0)上单调递减.答案 (-∞,0)5.(人教A 必修1P31例4改编)f (x )=2x -1,x ∈[2,6],则f (x )的最大值为________,最小值为________.解析 可判断函数f (x )=2x -1在[2,6]上为减函数,所以f (x )max =f (2)=2,f (x )min =f (6)=25.答案 2 25考点一 确定函数的单调性或单调区间 例1 试讨论函数f (x )=axx -1(a ≠0)在(-1,1)上的单调性. 解 设-1<x 1<x 2<1,f (x )=a ⎝⎛⎭⎪⎫x -1+1x -1=a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1x -1,f (x 1)-f (x 2)=a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1x 1-1-a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1x 2-1=a x 2-x 1x 1-1x 2-1,由于-1<x 1<x 2<1,所以x 2-x 1>0,x 1-1<0,x 2-1<0, 故当a >0时,f (x 1)-f (x 2)>0,即f (x 1)>f (x 2), 函数f (x )在(-1,1)上递减;当a <0时,f (x 1)-f (x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2), 函数f (x )在(-1,1)上递增.规律方法 判断函数单调性的常用方法:(1)定义法和导数法,注意证明函数单调性只能用定义法和导数法;(2)图象法,由图象确定函数的单调区间需注意两点:一是单调区间必须是函数定义域的子集:二是图象不连续的单调区间要分开写,用“和”或“,”连接,不能用“∪”连接.【训练1】 (1)已知a >0,函数f (x )=x +a x(x >0),证明:函数f (x )在(0,a ]上是减函数,在[a ,+∞)上是增函数;(2)求函数y =log 13(x 2-4x +3)的单调区间.(1)证明 法一 任意取x 1>x 2>0,则f (x 1)-f (x 2)=⎝⎛⎭⎪⎫x 1+a x 1-⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+a x 2=(x 1-x 2)+⎝ ⎛⎭⎪⎫a x 1-a x 2=(x 1-x 2)+a x 2-x 1x 1x 2 =(x 1-x 2)⎝⎛⎭⎪⎫1-a x 1x 2. 当a ≥x 1>x 2>0时,x 1-x 2>0,1-ax 1x 2<0, 有f (x 1)-f (x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2),此时,函数f (x )=x +a x(a >0)在(0,a ]上为减函数; 当x 1>x 2≥a 时,x 1-x 2>0,1-ax 1x 2>0, 有f (x 1)-f (x 2)>0,即f (x 1)>f (x 2),此时,函数f (x )=x +ax(a >0)在[a ,+∞)上为增函数;综上可知,函数f (x )=x +a x(a >0)在(0,a ]上为减函数;在[a ,+∞)上为增函数. 法二 f ′(x )=1-a x 2,令f ′(x )>0,则1-a x2>0, 解得x >a 或x <-a (舍).令f ′(x )<0,则1-a x2<0, 解得-a <x <a .∵x >0,∴0<x <a .深度思考 证明函数的单调性问题一般有两种解法:定义法和导数法,你不妨都试一试.∴f (x )在(0,a )上为减函数;在(a ,+∞)上为增函数, 也称为f (x )在(0,a ]上为减函数;在[a ,+∞)上为增函数.(2)解 令u =x 2-4x +3,原函数可以看作y =log 13u 与u =x 2-4x +3的复合函数.令u =x 2-4x +3>0.则x <1或x >3.∴函数y =log 13(x 2-4x +3)的定义域为(-∞,1)∪(3,+∞).又u =x 2-4x +3的图象的对称轴为x =2,且开口向上,∴u =x 2-4x +3在(-∞,1)上是减函数,在(3,+∞)上是增函数.而函数y =log 13u在(0,+∞)上是减函数,∴y =log 13(x 2-4x +3)的单调递减区间为(3,+∞),单调递增区间为(-∞,1).考点二 利用函数的单调性求参数范围例2 (1)如果函数f (x )=ax 2+2x -3在区间(-∞,4)上是单调递增的,则实数a 的取值范围是( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫-14,+∞ B .⎣⎢⎡⎭⎪⎫-14,+∞ C.⎣⎢⎡⎭⎪⎫-14,0 D .⎣⎢⎡⎦⎥⎤-14,0 (2)若函数f (x )=ax -1x +1在(-∞,-1)上是减函数,则a 的取值范围是________. 解析 (1)当a =0时,f (x )=2x -3,在定义域R 上是单调递增的,故在(-∞,4)上单调递增;当a ≠0时,二次函数f (x )的对称轴为x =-1a,因为f (x )在(-∞,4)上单调递增, 所以a <0,且-1a ≥4,解得-14≤a <0.综合上述得-14≤a ≤0.(2)法一 f (x )=ax -1x +1=a -a +1x +1, 设x 1<x 2<-1, 则f (x 1)-f (x 2)=⎝⎛⎭⎪⎫a -a +1x 1+1-⎝ ⎛⎭⎪⎫a -a +1x 2+1 =a +1x 2+1-a +1x 1+1=a +1x 1-x 2x 1+1x 2+1,又函数f (x )在(-∞,-1)上是减函数, 所以f (x 1)-f (x 2)>0.由于x 1<x 2<-1, ∴x 1-x 2<0,x 1+1<0,x 2+1<0,∴a +1<0,即a <-1.故a 的取值范围是(-∞,-1). 法二 由f (x )=ax -1x +1,得f ′(x )=a +1x +12,又因为f (x )=ax -1x +1在(-∞,-1)上是减函数,所以f ′(x )=a +1x +12≤0在x ∈(-∞,-1)上恒成立,解得a ≤-1,而a =-1时,f (x )=-1,在(-∞,-1)上不具有单调性,故a 的取值范围是(-∞,-1).答案 (1)D (2)(-∞,-1)规律方法 已知函数的单调性确定参数的值或范围要注意以下两点:(1)若函数在区间[a ,b ]上单调,则该函数在此区间的任意子区间上也是单调的;(2)分段函数的单调性,除注意各段的单调性外,还要注意衔接点的取值.【训练2】 (2014·北京西城区模拟)设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+4x ,x ≤4,log 2x ,x >4.若函数y =f (x )在区间(a ,a +1)上单调递增,则实数a 的取值范围是( )A .(-∞,1]B .[1,4]C .[4,+∞)D .(-∞,1]∪[4,+∞)解析 作出函数f (x )的图象如图所示,由图象可知f (x )在(a ,a +1)上单调递增,需满足a ≥4或a +1≤2,即a ≤1或a ≥4,故选D.答案 D考点三 利用函数的单调性求最值例3 已知函数f (x )对于任意x ,y ∈R ,总有f (x )+f (y )=f (x +y ),且当x >0时,f (x )<0,f (1)=-23.(1)求证:f (x )在R 上是减函数;(2)求f (x )在[-3,3]上的最大值和最小值. (1)证明 设x 1>x 2,则f (x 1)-f (x 2)=f (x 1-x 2+x 2)-f (x 2)=f (x 1-x 2)+f (x 2)-f (x 2)=f (x 1-x 2). 又∵当x >0时,f (x )<0,而x 1-x 2>0,∴f (x 1-x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2), ∴f (x )在R 上为减函数. (2)解 ∵f (x )在R 上是减函数, ∴f (x )在[-3,3]上也是减函数,∴f (x )在[-3,3]上的最大值和最小值分别为f (-3)与f (3).而f (3)=3f (1)=-2,又函数f (x )对于任意x ,y ∈R ,总有f (x )+f (y )=f (x +y ),∴令x =y =0,得f (0)=0,再令y =-x ,得f (-x )=-f (x ),∴f (-3)=-f (3)=2.∴f (x )在[-3,3]上的最大值为2,最小值为-2.规律方法 利用函数的单调性求函数的最大(小)值,即如果函数y =f (x )在区间[a ,b ]上单调递增,在区间[b ,c ]上单调递减,则函数y =f (x )在区间[a ,c ]上的最大值是f (b );如果函数y =f (x )在区间[a ,b ]上单调递减,在区间[b ,c ]上单调递增,则函数y =f (x )在区间[a ,c ]上的最小值是f (b ).【训练3】 如果函数f (x )对任意的实数x ,都有f (1+x )=f (-x ),且当x ≥12时,f (x )=log 2(3x -1),那么函数f (x )在[-2,0]上的最大值与最小值之和为( )A .2B .3C .4D .-1解析 根据f (1+x )=f (-x ),可知函数f (x )的图象关于直线x =12对称.又函数f (x )在⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,+∞上单调递增,故f (x )在⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,12上单调递减,则函数f (x )在[-2,0]上的最大值与最小值之和为f (-2)+f (0)=f (1+2)+f (1+0)=f (3)+f (1)=log 28+log 22=4.答案 C[思想方法]1.利用定义判断或证明函数的单调性注意定义的如下两种等价形式:设任意x 1,x 2∈[a ,b ],那么 (1)f x 1-f x 2x 1-x 2>0⇔f (x )在[a ,b ]上是增函数;f x 1-f x 2x 1-x 2<0⇔f (x )在[a ,b ]上是减函数.(2)(x 1-x 2)[f (x 1)-f (x 2)]>0⇔f (x )在[a ,b ]上是增函数; (x 1-x 2)[f (x 1)-f (x 2)]<0⇔f (x )在[a ,b ]上是减函数.2.求函数的单调区间首先应注意函数的定义域,函数的单调区间都是其定义 域的子集;其次掌握一次函数、二次函数等基本初等函数的单调区间.常用方法:根据定义、利用图象和单调函数的性质、利用导函数.3.复合函数的单调性对于复合函数y =f [g (x )],若t =g (x )在区间(a ,b )上是单调函数,且y =f (t )在区间(g (a ),g (b ))或者(g (b ),g (a ))上是单调函数,若t =g (x )与y =f (t )的单调性相同(同时为增或减),则y =f [g (x )]为增函数;若t =g (x )与y =f (t )的单调性相反,则y =f [g (x )]为减函数.简称:同增异减. [易错防范]1.函数的单调性是通过任意两点的变化趋势来刻画整体的变化趋势,“任意”两个字是必不可少的.如果只用其中两点的函数值(比如说端点值)进行大小比较是不能确定函数的单调性的.2.讨论函数单调性必须在其定义域内进行,函数的单调区间是其定义域的子集,因此,讨论函数的单调性时,应先确定函数的定义域.3.函数的单调区间是指函数在定义域内的某个区间上单调递增或单调递减.单调区间要分开写,即使在两个区间上的单调性相同,也不能用并集表示.基础巩固题组 (建议用时:40分钟)一、选择题1.(2014·太原模拟)下列四个函数中,在区间(0,1)上是减函数的是( ) A .y =log 2xB .y =x 13C .y =-⎝ ⎛⎭⎪⎫12xD .y =1x解析 y =log 2x 在(0,+∞)上为增函数;y =x 13在(0,+∞)上是增函数;y =⎝ ⎛⎭⎪⎫12x在(0,+∞)上是减函数,y =-⎝ ⎛⎭⎪⎫12x在(0,+∞)上是增函数;y =1x 在(0,+∞)上是减函数,故y=1x在(0,1)上是减函数.故选D.答案 D2.(2014·济南模拟)若函数f (x )=-x 2+2ax 与g (x )=(a +1)1-x在区间[1,2]上都是减函数,则a 的取值范围是( )A .(-1,0)B .(-1,0)∪(0,1]C .(0,1)D .(0,1]解析 ∵f (x )=-x 2+2ax =-(x -a )2+a 2在[1,2]上是减函数,∴a ≤1. 又g (x )=(a +1)1-x在[1,2]上是减函数.∴a +1>1,∴a >0.由①②知,0<a ≤1. 答案 D3.(2014·长沙月考)已知函数f (x )为R 上的减函数,则满足f ⎝ ⎛⎭⎪⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪1x<f (1)的实数x 的取值范围是( )A .(-1,1)B .(0,1)C .(-1,0)∪(0,1)D .(-∞,-1)∪(1,+∞)解析 由f (x )为R 上的减函数且f ⎝ ⎛⎭⎪⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪1x<f (1),得⎩⎪⎨⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪1x >1,x ≠0,即⎩⎪⎨⎪⎧|x |<1,x ≠0.∴-1<x <0或0<x <1. 答案 C4.(2014·广州模拟)已知函数y =f (x )的图象关于x =1对称,且在(1,+∞)上单调递增,设a =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,b =f (2),c =f (3),则a ,b ,c 的大小关系为( )A .c <b <aB .b <a <cC .b <c <aD .a <b <c解析 ∵函数图象关于x =1对称,∴a =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫52,又y =f (x )在(1,+∞)上单调递增,∴f (2)<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫52<f (3),即b <a <c . 答案 B5.已知函数f (x )=log 2x +11-x,若x 1∈(1,2),x 2∈(2,+∞),则( ) A .f (x 1)<0,f (x 2)<0 B .f (x 1)<0,f (x 2)>0C .f (x 1)>0,f (x 2)<0D .f (x 1)>0,f (x 2)>0解析 ∵函数f (x )=log 2x +11-x在(1,+∞)上为增函数,且f (2)=0,∴当x 1∈(1,2)时,f (x 1)<f (2)=0,当x 2∈(2,+∞)时,f (x 2)>f (2)=0, 即f (x 1)<0,f (x 2)>0. 答案 B 二、填空题6.(2014·中山质检)y =-x 2+2|x |+3的单调增区间为________. 解析 由题意知当x ≥0时,y =-x 2+2x +3=-(x -1)2+4; 当x <0时,y =-x 2-2x +3=-(x +1)2+4, 二次函数的图象如图.由图象可知,函数y =-x 2+2|x |+3在(-∞,-1],[0,1]上是增函数. 答案 (-∞,-1],[0,1]7.(2015·厦门质检)函数f (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫13x-log 2(x +2)在区间[-1,1]上的最大值为________.解析 由于y =⎝ ⎛⎭⎪⎫13x在R 上递减,y =log 2(x +2)在[-1,1]上递增,所以f (x )在[-1,1]上单调递减,故f (x )在[-1,1]上的最大值为f (-1)=3.答案 3 8.设函数f (x )=ax +1x +2a在区间(-2,+∞)上是增函数,那么a 的取值范围是________. 解析 f (x )=ax +2a 2-2a 2+1x +2a =a -2a 2-1x +2a,∵函数f (x )在区间(-2,+∞)上是增函数.∴⎩⎪⎨⎪⎧2a 2-1>0,-2a ≤-2⇒⎩⎪⎨⎪⎧2a 2-1>0,a ≥1⇒a ≥1.答案 [1,+∞) 三、解答题9.已知函数f (x )=-2x +1,x ∈[0,2],求函数的最大值和最小值. 解 设x 1,x 2是区间[0,2]上的任意两个实数,且x 1<x 2, 则f (x 1)-f (x 2)=-2x 1+1-⎝ ⎛⎭⎪⎫-2x 2+1=-2x 2+1-x 1-1x 1+1x 2+1=-2x 2-x 1x 1+1x 2+1.由0≤x 1<x 2≤2,得x 2-x 1>0,(x 1+1)(x 2+1)>0, 所以f (x 1)-f (x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2),故f (x )在区间[0,2]上是增函数.因此,函数f (x )=-2x +1在区间[0,2]的左端点取得最小值,右端点取得最大值,即最小值是f (0)=-2,最大值是f (2)=-23.10.已知f (x )=ax 2+1bx +c(a ,b ,c ∈R 且a >0,b >0)是奇函数,当x >0时,f (x )有最小值2,且f (x )的递增区间是⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,+∞,试求a ,b ,c 的值. 解 由f (x )=-f (-x )得c =0.又∵f (x )=ax 2+1bx 在⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,+∞上递增,且x >0时f (x )=ax 2+1bx ≥2ax 2bx =2a b=2,∴b 2=a .又∵x =12时,f (x )min =2,∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=a +42b =2,∴⎩⎪⎨⎪⎧a =4,b =2,c =0.故a ,b ,c 的值分别为4,2,0.能力提升题组 (建议用时:25分钟)11.已知函数f (x )=x 2-2ax +a 在区间(-∞,1)上有最小值,则函数g (x )=f xx在区间(1,+∞)上一定( )A .有最小值B .有最大值C .是减函数D .是增函数解析 由题意知a <1,又函数g (x )=x +a x-2a 在[|a |,+∞)上为增函数,故选D.答案 D 12.(2014·武汉二模)若f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ a x ,x >1,⎝ ⎛⎭⎪⎫4-a 2x +2,x ≤1是R 上的单调递增函数,则实数a 的取值范围为( )A .(1,+∞)B .[4,8)C .(4,8)D .(1,8)解析 函数f (x )在(-∞,1)和[1,+∞)上都为增函数,且f (x )在(-∞,1)上的最高点不高于其在[1,+∞)上的最低点,即⎩⎪⎨⎪⎧ a >1,4-a 2>0,a ≥4-a 2+2,解得a ∈[4,8). 答案 B13.对于任意实数a ,b ,定义min{a ,b }=⎩⎪⎨⎪⎧ a ,a ≤b ,b ,a >b .设函数f (x )=-x +3,g (x )=log 2x ,则函数h (x )=min{f (x ),g (x )}的最大值是________.解析 依题意,h (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ log 2x ,0<x ≤2,-x +3,x >2.当0<x ≤2时,h (x )=log 2x 是增函数,当x >2时,h (x )=3-x 是减函数,∴h (x )在x =2时,取得最大值h (2)=1.答案 114.已知f (x )=x 2+2x +a x,x ∈[1,+∞). (1)当a =12时,求函数f (x )的最小值; (2)若对任意x ∈[1,+∞),f (x )>0恒成立,试求实数a 的取值范围.解 (1)当a =12时,f (x )=x +12x+2,任取1≤x 1<x 2, 则f (x 1)-f (x 2)=(x 1-x 2)+⎝ ⎛⎭⎪⎫12x 1-12x 2=x 1-x 22x 1x 2-12x 1x 2, ∵1≤x 1<x 2,∴x 1x 2>1,∴2x 1x 2-1>0.又x 1-x 2<0,∴f (x 1)<f (x 2),∴f (x )在[1,+∞)上是增函数,∴f (x )在[1,+∞)上的最小值为f (1)=72. (2)在区间[1,+∞)上,f (x )=x 2+2x +a x>0恒成立, 则⎩⎪⎨⎪⎧ x 2+2x +a >0,x ≥1⇔⎩⎪⎨⎪⎧ a >-x 2+2x ,x ≥1,等价于a 大于函数φ(x )=-(x 2+2x )在[1,+∞)上的最大值.只需求函数φ(x )=-(x 2+2x )在[1,+∞)上的最大值. φ(x )=-(x +1)2+1在[1,+∞)上递减,∴当x =1时,φ(x )最大值为φ(1)=-3.∴a >-3,故实数a 的取值范围是(-3,+∞).。
2020版高考数学一轮复习第二章函数与基本初等函数第2讲函数的单调性与最值教案理(含解析)新人教A版
第2讲 函数的单调性与最值基础知识整合1.函数的单调性 (1)增函数与减函数一般地,设函数f (x )的定义域为I :①如果对于定义域I 内某个区间D 上的□01任意两个自变量的值x 1,x 2,当x 1<x 2时,都有f (x 1)<f (x 2),那么就说函数f (x )在区间D 上是□02增函数. ②如果对于定义域I 内某个区间D 上的□03任意两个自变量的值x 1,x 2,当x 1<x 2时,都有f (x 1)>f (x 2),那么就说函数f (x )在区间D 上是□04减函数. (2)单调性与单调区间如果函数y =f (x )在区间D 上是增函数或减函数,那么就说函数y =f (x )在这一区间具有(严格的)□05单调性,区间D 叫做y =f (x )的□06单调区间. 2.函数的最值 (1)最大值一般地,设函数y =f (x )的定义域为I ,如果存在实数M 满足: ①对于任意的x ∈I ,都有□07f (x )≤M ; ②存在x 0∈I ,使得□08f (x 0)=M . 那么,我们称M 是函数y =f (x )的最大值. (2)最小值一般地,设函数y =f (x )的定义域为I ,如果存在实数N 满足: ①对于任意的x ∈I ,都有□09f (x )≥N ; ②存在x 0∈I ,使得□10f (x 0)=N . 那么我们称N 是函数y =f (x )的最小值.1.对勾函数y =x +ax(a >0)的增区间为(-∞,-a ]和[a ,+∞);减区间为[-a ,0)和(0,a ],且对勾函数为奇函数.2.设∀x 1,x 2∈D (x 1≠x 2),则①x 1-x 2>0(<0),f (x 1)-f (x 2)>0(<0)⇔f (x )在D 上单调递增;x 1-x 2>0(<0),f (x 1)-f (x 2)<0(>0)⇔f (x )在D 上单调递减;②f x 1-f x 2x 1-x 2>0(或(x 1-x 2)[f (x 1)-f (x 2)]>0)⇔f (x )在D 上单调递增;③f x 1-f x 2x 1-x 2<0(或(x 1-x 2)[f (x 1)-f (x 2)]<0)⇔f (x )在D 上单调递减.1.下列函数中,在区间(-∞,0)上是减函数的是( ) A .y =1-x 2B .y =x 2+xC .y =--xD .y =xx -1答案 D解析 选项D 中,y =xx -1=1+1x -1.易知其在(-∞,1)上为减函数.故选D. 2.(2019·信阳模拟)函数y =-2x 2-4ax +3在区间[-4,-2]上是单调函数,则a 的取值范围是( )A .(-∞,1]B .[4,+∞)C .(-∞,2]∪[4,+∞)D .(-∞,1]∪[2,+∞)答案 C解析 函数y =-2x 2-4ax +3的图象的对称轴为x =-a ,由题意可得-a ≤-4或-a ≥-2,解得a ≤2或a ≥4,故选C.3.若函数f (x )=|2x +a |的单调递增区间是[3,+∞),则a 的值为( ) A .-2 B .2 C .-6 D .6 答案 C解析 由图象易知函数f (x )=|2x +a |的单调增区间是⎣⎢⎡⎭⎪⎫-a 2,+∞,令-a2=3,所以a=-6.故选C.4.已知函数f (x )为(0,+∞)上的增函数,若f (a 2-a )>f (a +3),则实数a 的取值范围为________.答案 (-3,-1)∪(3,+∞)解析 由已知可得⎩⎪⎨⎪⎧a 2-a >0,a +3>0,a 2-a >a +3,解得-3<a <-1或a >3,所以实数a 的取值范围为(-3,-1)∪(3,+∞).5.(2019·衡水模拟)函数f (x )=xx -1(x ≥2)的最大值为________.答案 2 解析 f (x )=xx -1=x -1+1x -1=1+1x -1,∵x ≥2,∴x -1≥1,0<1x -1≤1,∴1+1x -1∈(1,2],故当x =2时,函数f (x )=x x -1取得最大值2.6.(2019·浙江模拟)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x +2x-3,x ≥1,x 2+,x <1,则f [f (-3)]=________,f (x )的最小值是________. 答案 0 22-3解析 ∵f (-3)=lg [(-3)2+1]=lg 10=1, ∴f [f (-3)]=f (1)=1+2-3=0.当x ≥1时,x +2x-3≥2x ·2x -3=22-3,当且仅当x =2x,即x =2时等号成立,此时f (x )min =22-3<0;当x <1时,lg (x 2+1)≥lg (02+1)=0, 此时f (x )min =0.所以f (x )的最小值为22-3.核心考向突破考向一 确定函数的单调区间 例1 求下列函数的单调区间:(1)y =-x 2+2|x |+1;(2)y =log 12(x 2-3x +2). 解 (1)由于y =⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+2x +1,x ≥0,-x 2-2x +1,x <0,即y =⎩⎪⎨⎪⎧-x -2+2,x ≥0,-x +2+2,x <0.画出函数图象如图所示.由图象可知,函数的单调递增区间为(-∞,-1]和[0,1],单调递减区间为[-1,0]和[1,+∞).(2)令u =x 2-3x +2,则原函数可以看作y =log 12 u 与u =x 2-3x +2的复合函数.令u =x 2-3x +2>0,则x <1或x >2.∴函数y =log 12 (x 2-3x +2)的定义域为(-∞,1)∪(2,+∞).又∵u =x 2-3x +2的对称轴x =32,且开口向上,∴u =x 2-3x +2在(-∞,1)上是单调减函数,在(2,+∞)上是单调增函数. 而y =log 12u 在(0,+∞)上是单调减函数,∴y =log 12 (x 2-3x +2)的单调递减区间为(2,+∞),单调递增区间为(-∞,1).触类旁通确定函数单调性的方法(1)定义法和导数法,证明函数单调性只能用定义法或导数法.复合函数法,复合函数单调性的规律是“同增异减”.图象法,图象不连续的单调区间一般不能用“∪”连接.即时训练 1.求出下列函数的单调区间:(1)f(x)=|x2-4x+3|;(2)f(x)=13-2x-x2.解(1)先作出函数y=x2-4x+3的图象,由于绝对值的作用,把x轴下方的部分翻折到上方,可得函数y=|x2-4x+3|的图象.如图所示.由图可知f(x)在(-∞,1]和[2,3]上为减函数,在[1,2]和[3,+∞)上为增函数,故f(x)的增区间为[1,2],[3,+∞),减区间为(-∞,1],[2,3].(2)∵3-2x-x2>0,∴-3<x<1.由二次函数图象(图略)可知f(x)的递减区间是(-3,-1],递增区间为[-1,1).考向二函数单调性的应用角度1 利用函数的单调性比较大小例2 (1)(2019·长沙模拟)已知偶函数f(x)在区间[0,+∞)上是增函数,则f(-1)与f(a2-2a+3)的大小关系是( )A.f(-1)≥f(a2-2a+3)B.f(-1)=f(a2-2a+3)C.f(-1)>f(a2-2a+3)D.f(-1)<f(a2-2a+3)答案 D解析a2-2a+3=(a-1)2+2≥2,由偶函数f(x)在区间[0,+∞)上是增函数,可得f(-1)=f(1)<f(a2-2a+3),故选D.(2)(2019·大同模拟)设函数f(x)=x2+x+a(a>0)满足f(m)<0,则( )A.f(m+1)=0 B.f(m+1)≤0C.f(m+1)>0 D.f(m+1)<0答案 C解析 ∵f (x )图象的对称轴为x =-12,f (0)=f (-1)=a ,∴f (x )的大致图象如图所示.结合图象,由f (m )<0,得-1<m <0,∴m +1>0,∴f (m +1)>f (0)>0.故选C.角度2 利用函数的单调性解不等式例3 (1)(2019·长春模拟)f (x )是定义在(0,+∞)上的单调增函数,满足f (xy )=f (x )+f (y ),f (3)=1,当f (x )+f (x -8)≤2时,x 的取值范围是( )A .(8,+∞) B.(8,9] C .[8,9] D .(0,8) 答案 B解析 2=1+1=f (3)+f (3)=f (9),由f (x )+f (x -8)≤2,可得f [x (x -8)]≤f (9),因为f (x )是定义在(0,+∞)上的增函数,所以有⎩⎪⎨⎪⎧x >0,x -8>0,x x -解得8<x ≤9.(2)函数y =f (x )是R 上的增函数,且y =f (x )的图象经过点A (-2,-3)和B (1,3),则不等式|f (2x -1)|<3的解集为________.答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,1解析 因为y =f (x )的图象经过点A (-2,-3)和B (1,3),所以f (-2)=-3,f (1)=3.又|f (2x -1)|<3,所以-3<f (2x -1)<3,即f (-2)<f (2x -1)<f (1).因为函数y =f (x )是R 上的增函数,所以-2<2x -1<1,即⎩⎪⎨⎪⎧2x -1>-2,2x -1<1,即⎩⎪⎨⎪⎧x >-12,x <1,所以-12<x <1.角度3 利用函数的单调性求参数例4 (1)(2019·太原模拟)若f (x )=-x 2+4mx 与g (x )=2mx +1在区间[2,4]上都是减函数,则m 的取值范围是( )A .(-∞,0)∪(0,1]B .(-1,0)∪(0,1]C .(0,+∞)D .(0,1]答案 D解析 函数f (x )=-x 2+4mx 的图象开口向下,且以直线x =2m 为对称轴,若在区间[2,4]上是减函数,则2m ≤2,解得m ≤1;g (x )=2m x +1的图象由y =2mx的图象向左平移一个单位长度得到,若在区间[2,4]上是减函数,则2m >0,解得m >0.综上可得,m 的取值范围是(0,1].故选D.(2)已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧a -x +4a ,x <1,log a x ,x ≥1是(-∞,+∞)上的减函数,那么a 的取值范围是( )A .(0,1) B.⎝ ⎛⎭⎪⎫0,13 C.⎣⎢⎡⎭⎪⎫17,13 D.⎣⎢⎡⎭⎪⎫17,1 答案 C解析 由f (x )在R 上单调递减, 则有⎩⎪⎨⎪⎧3a -1<0,0<a <1,a -+4a ≥0,解得17≤a <13.触类旁通函数单调性应用问题的解题策略(1)比较函数值的大小,应将自变量转化到同一个单调区间内,然后利用函数的单调性解决.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.利用单调性求参数时,通常要把参数视为已知数,依据函数的图象或单调性的定义,确定函数的单调区间,与已知单调区间比较求参数.解决分段函数的单调性问题,要注意上、下段端点值的大小关系.即时训练 2.(2019·商丘模拟)若f (x )是定义在(-∞,+∞)上的偶函数,且对任意的x 1,x 2∈[0,+∞)且x 1≠x 2,有f x 2-f x 1x 2-x 1<0,则( )A .f (3)<f (1)<f (-2)B .f (3)<f (-2)<f (1)C .f (-2)<f (1)<f (3)D .f (1)<f (-2)<f (3)答案 B解析 ∵对任意的x 1,x 2∈[0,+∞)且x 1≠x 2,有f x 2-f x 1x 2-x 1<0,∴当x ≥0时,函数f (x )为减函数,∴f (3)<f (2)<f (1),又f (x )是定义在(-∞,+∞)上的偶函数,∴f (3)<f (-2)<f (1).故选B.3.(2019·曲阜师大附中质检)已知函数f (x )=log a x (a >0且a ≠1)满足f (a +1)>f (a +2),则f (2x -3)>0的解集是( )A .(-∞,2)B.⎝ ⎛⎭⎪⎫23,1C.⎝ ⎛⎭⎪⎫32,2 D .(2,+∞)答案 C解析 因为函数f (x )=log a x (a >0且a ≠1)满足f (a +1)>f (a +2),所以0<a <1,则函数f (x )=log a x (0<a <1)是减函数,所以f (2x -3)>0可化为0<2x -3<1,求解可得32<x <2,故选C.4.(2018·山东泰安模拟)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧a x,x >1,⎝ ⎛⎭⎪⎫4-a 2x +2,x ≤1是R 上的单调递增函数,则实数a 的取值范围是( )A .(1,+∞) B.[4,8) C .(4,8) D .(1,8) 答案 B解析 由f (x )在R 上单调递增,则有⎩⎪⎨⎪⎧a >1,4-a 2>0,⎝ ⎛⎭⎪⎫4-a 2+2≤a ,解得4≤a <8.考向三 函数的最值(值域)问题例5 (1)函数y =1-x21+x 2的值域是________.答案 (-1,1]解析 (分离常数法)因为y =1-x 21+x 2=-1+21+x 2,又因为1+x 2≥1,所以0<21+x 2≤2,所以-1<-1+2x 2+1≤1,所以函数的值域为(-1,1]. (2)(2019·福建厦门质检)函数f (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫13x-log 2(x +2)在区间[-1,1]上的最大值为________.答案 3解析 (单调性法)由于y =⎝ ⎛⎭⎪⎫13x在R 上递减,y =log 2(x +2)在[-1,1]上单调递增,所以f (x )在[-1,1]上单调递减,故f (x )在[-1,1]上的最大值为f (-1)=3.(3)函数f (x )=x +1-2x 的值域为________. 答案 (-∞,1]解析 (代数换元法)函数的定义域为⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,12. 令t =1-2x (t ≥0),则x =1-t22.所以y =1-t 22+t =-12(t -1)2+1(t ≥0),故当t =1(即x =0)时,y 有最大值1,故函数f (x )的值域为(-∞,1].(4)函数f (x )=3x +2x,x ∈[1,2]的值域为________.答案 [5,7]解析 解法一:(基本不等式)f (x )=3x +23x,易证f (x )在⎣⎢⎡⎭⎪⎫23,+∞上是增函数. ∴f (x )在[1,2]上为增函数, 从而得值域为[5,7].解法二:(导数法)f ′(x )=3-2x2,当1≤x ≤2时,f ′(x )>0, ∴f (x )在[1,2]上为增函数, 又f (1)=5,f (2)=7.∴f (x )=3x +2x,x ∈[1,2]的值域为[5,7].触类旁通函数值域的几种求解方法(1)分离常数法:分子上构造一个跟分母一样的因式,把分式拆成常量和变量,进一步确定变量范围破解.单调性法:先确定函数的单调性,再由单调性求最值.图象法:先作出函数的图象,再观察其最高点、最低点,求出最值.基本不等式法:先对解析式变形,使之具备“一正二定三相等”的条件后用基本不等式求出最值.导数法:先求导,然后求出在给定区间上的极值,最后结合端点值,求出最值. 换元法:对比较复杂的函数可通过换元转化为熟悉的函数,再用相应的方法求最值.即时训练 5.(2019·莱州质检)对于每一个实数x ,f (x )是y =2-x 2和y =x 这两个函数中的较小者,则f (x )的最大值是( )A .2B .1C .0D .-2 答案 B解析 解法一:f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2-x 2,x <-2或x >1,x ,-2≤x ≤1.当x <-2时,函数f (x )的值域为(-∞,-2);当-2≤x ≤1时,函数f (x )的值域为[-2,1];当x >1时,函数f (x )的值域为(-∞,1).故函数f (x )的值域为(-∞,1],所以f (x )max =1.故选B.解法二:画出函数f (x )的图象,如图所示:其中A (1,1),B (-2,-2),故当x =1时,函数f (x )的最大值为1.故选B. 6.函数f (x )=x +21-x 的最大值为________. 答案 2解析 设1-x =t (t ≥0), ∴x =1-t 2.∴y =x +21-x =1-t 2+2t =-t 2+2t +1=-(t -1)2+2. ∴当t =1即x =0时,y max =2.7.已知函数y =1-x +x +3的最大值为M ,最小值为m ,则m M的值为________. 答案22解析 由题意,得⎩⎪⎨⎪⎧1-x ≥0,x +3≥0.所以函数的定义域为{x |-3≤x ≤1}. 两边平方,得y 2=4+21-x ·x +3 =4+2-xx +.所以当x =-1时,y 取得最大值M =22; 当x =-3或1时,y 取得最小值m =2, 所以mM =22. 8.设a ,b ∈R ,a 2+2b 2=6,则a +b 的最小值是________. 答案 -3解析 因为a ,b ∈R ,a 2+2b 2=6,所以令a =6cos α,2b =6sin α,α∈R .则a +b =6cos α+3sin α=3sin(α+φ)⎝ ⎛⎭⎪⎫tan φ=63=2,所以a +b 的最小值是-3.函数f (x )对任意的m ,n ∈R ,都有f (m +n )=f (m )+f (n )-1,并且x >0时,恒有f (x )>1.(1)求证:f (x )在R 上是增函数; (2)若f (3)=4,解不等式f (a 2+a -5)<2. 解 (1)证明:设x 1<x 2,所以x 2-x 1>0. 因为当x >0时,f (x )>1, 所以f (x 2-x 1)>1,f (x 2)=f [(x 2-x 1)+x 1]=f (x 2-x 1)+f (x 1)-1,所以f (x 2)-f (x 1)=f (x 2-x 1)-1>0⇒f (x 1)<f (x 2), 所以f (x )在R 上为增函数. (2)因为m ,n ∈R ,不妨设m =n =1,所以f (1+1)=f (1)+f (1)-1⇒f (2)=2f (1)-1,f (3)=4⇒f (2+1)=4⇒f (2)+f (1)-1=4⇒3f (1)-2=4,所以f (1)=2,所以f (a 2+a -5)<2=f (1),因为f (x )在R 上为增函数,所以a 2+a -5<1⇒-3<a <2,即原不等式的解集为{a |-3<a <2}.答题启示对于抽象函数单调性的判断仍然要紧扣单调性的定义,结合题目所给性质和相应的条件,对任意x 1,x 2在所给区间内比较f (x 1)-f (x 2)与0的大小,或f x 1f x 2与1的大小.有时根据需要,需作适当的变形,如x 1=x 2+x 1-x 2或x 1=x 2·x 1x 2等.深挖已知条件,是求解此类题的关键.对点训练函数f (x )的定义域为(0,+∞),且对一切x >0,y >0都有f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x y =f (x )-f (y ),当x >1时,有f (x )>0.(1)求f (1)的值;(2)判断f (x )的单调性并证明;(3)若f (6)=1,解不等式f (x +5)-f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x <2.解 (1)f (1)=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x x =f (x )-f (x )=0,x >0.(2)f (x )在(0,+∞)上是增函数.证明:设0<x 1<x 2,则由f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x y =f (x )-f (y ),得f (x 2)-f (x 1)=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2x1,因为x 2x 1>1,所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2x 1>0.所以f (x 2)-f (x 1)>0,即f (x )在(0,+∞)上是增函数. (3)因为f (6)=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫366=f (36)-f (6),又f (6)=1, 所以f (36)=2,原不等式化为f (x 2+5x )<f (36), 又因为f (x )在(0,+∞)上是增函数,11 所以⎩⎪⎨⎪⎧ x +5>0,1x >0,x 2+5x <36,解得0<x <4.。
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【2019最新】精选高考数学一轮复习第二章函数概念与基本初等函数I 第2讲函数的单调性与最值练习理新人教A
基础巩固题组
(建议用时:40分钟)
一、选择题
1.若函数f(x)=|2x+a|的单调递增区间是[3,+∞),则a的值为( )
A.-2
B.2
C.-6
D.6
解析由图象易知函数f(x)=|2x+a|的单调增区间是[-,+∞),令-=3,∴a =-6.
答案C
2.(2016·北京卷)下列函数中,在区间(-1,1)上为减函数的是( )
A.y=
B.y=cos x
C.y=ln(x+1)
D.y=2-x
解析∵y=与y=ln(x+1)在(-1,1)上为增函数,且y=cos x在(-1,1)上不具备单调性.∴A,B,C不满足题意.只有y=2-x=在(-1,1)上是减函数.
答案D
3.定义新运算“⊕”:当a≥b时,a⊕b=a2;当a<b时,a⊕b=b2,则函数f(x)=(1⊕x)x-(2⊕x),在区间[-2,2]上的最大值等于( )
A.-1
B.1
C.6
D.12
解析由已知得当-2≤x≤1时,f(x)=x-2,
当1<x≤2时,f(x)=x3-2.
∵f(x)=x-2,f(x)=x3-2在定义域内都为增函数.
∴f(x)的最大值为f(2)=23-2=6.
答案 C
4.已知函数y =f(x)的图象关于x =1对称,且在(1,+∞)上单调递增,设a =f ,b =f(2),c =f(3),则a ,b ,c 的大小关系为( )
A.c<b<a
B.b<a<c
C.b<c<a
D.a<b<c
解析 ∵函数图象关于x =1对称,∴a=f =f ,又y =f(x)在(1,+∞)上单调递增,
∴f(2)<f<f(3),即b<a<c.
答案 B
5.f(x)是定义在(0,+∞)上的单调增函数,满足f(xy)=f(x)+f(y),f(3)=1,当f(x)+f(x -8)≤2时,x 的取值范围是( )
A.(8,+∞)
B.(8,9]
C.[8,9]
D.(0,8)
解析 2=1+1=f(3)+f(3)=f(9),由f(x)+f(x -8)≤2,可得f[x(x -
8)]≤f(9),因为f(x)是定义在(0,+∞)上的增函数,
所以有解得8<x≤9.
答案 B
二、填空题
6.(2017·郑州模拟)设函数f(x)=g(x)=x2f(x -1),则函数g(x)的递减区间是________.
解析 由题意知g(x)=⎩⎪⎨⎪⎧x2 (x>1),0 (x =1),-x2 (x<1),
函数的图象如图所示的实线部分,根据图象,g(x)的减区间是[0,1).
答案 [0,1)
7.(2017·石家庄调研)函数f(x)=-log2(x +2)在区间[-1,1]上的最大值为________.
解析 由于y =在R 上递减,y =log2(x +2)在[-1,1]上递增,所以f(x)在[-1,
1]上单调递减,故f(x)在[-1,1]上的最大值为f(-1)=3.
答案3
8.(2017·潍坊模拟)设函数f(x)=若函数y=f(x)在区间(a,a+1)上单调递增,则实数a的取值范围是________.
解析作出函数f(x)的图象如图所示,由图象可知f(x)在(a,a+1)上单调递增,需满足a≥4或a+1≤2,即a≤1或a≥4.
答案(-∞,1]∪[4,+∞)
三、解答题
9.已知函数f(x)=-(a>0,x>0).
(1)求证:f(x)在(0,+∞)上是增函数;
(2)若f(x)在上的值域是,求a的值.
(1)证明设x2>x1>0,则x2-x1>0,x1x2>0,
∵f(x2)-f(x1)=-=-=>0,
∴f(x2)>f(x1),∴f(x)在(0,+∞)上是增函数.
(2)解∵f(x)在上的值域是,又由(1)得f(x)在上是单调增函数,
∴f=,f(2)=2,易知a=.
10.已知函数f(x)=2x-的定义域为(0,1](a为实数).
(1)当a=1时,求函数y=f(x)的值域;
(2)求函数y=f(x)在区间(0,1]上的最大值及最小值,并求出当函数f(x)取得最值时x的值.
解(1)当a=1时,f(x)=2x-,任取1≥x1>x2>0,则f(x1)-f(x2)=2(x1-x2)-=(x1-x2).
∵1≥x1>x2>0,∴x1-x2>0,x1x2>0.
∴f(x1)>f(x2),∴f(x)在(0,1]上单调递增,无最小值,当x=1时取得最大值1,所以f(x)的值域为(-∞,1].
(2)当a≥0时,y=f(x)在(0,1]上单调递增,无最小值,当x=1时取得最大值2
当a<0时,f(x)=2x+,
当≥1,即a∈(-∞,-2]时,y=f(x)在(0,1]上单调递减,无最大值,当x=1时取得最小值2-a;
当<1,即a∈(-2,0)时,y=f(x)在上单调递减,在上单调递增,无最大值,当x=时取得最小值2.
能力提升题组
(建议用时:20分钟)
11.(2017·郑州质检)若函数f(x)=ax(a>0,a≠1)在[-1,2]上的最大值为4,最小值为m,且函数g(x)=(1-4m)在[0,+∞)上是增函数,则a=( )
A.4
B.2
C.
D.1
4
解析当a>1,则y=ax为增函数,有a2=4,a-1=m,此时a=2,m=,
此时g(x)=-在[0,+∞)上为减函数,不合题意.
当0<a<1,则y=ax为减函数,
有a-1=4,a2=m,此时a=,m=.
此时g(x)=在[0,+∞)上是增函数.故a=.
答案D
12.(2017·枣阳第一中学模拟)已知函数f(x)=ex-1,g(x)=-x2+4x-3,若存在f(a)=g(b),则实数b的取值范围为( )
A.[0,3]
B.(1,3)
C.[2-,2+]
D.(2-,2+)
解析由题可知f(x)=ex-1>-1,g(x)=-x2+4x-3=-(x-2)2+1≤1,
若f(a)=g(b),则g(b)∈(-1,1],
所以-b2+4b-3>-1,即b2-4b+2<0,
解得2-<b<2+.
所以实数b的取值范围为(2-,2+).
13.对于任意实数a ,b ,定义min{a ,b}=设函数f(x)=-x +3,g(x)=log2x ,则函数h(x)=min{f(x),g(x)}的最大值是________.
解析 依题意,h(x)=⎩
⎪⎨⎪⎧log2x ,0<x≤2,-x +3,x>2. 当0<x≤2时,h(x)=log2x 是增函数,
当x>2时,h(x)=3-x 是减函数,
∴h(x)在x =2时,取得最大值h(2)=1.
答案 1
14.已知函数f(x)=lg(x +-2),其中a 是大于0的常数.
(1)求函数f(x)的定义域;
(2)当a∈(1,4)时,求函数f(x)在[2,+∞)上的最小值;
(3)若对任意x∈[2,+∞)恒有f(x)>0,试确定a 的取值范围.
解 (1)由x +-2>0,得>0,
当a >1时,x2-2x +a >0恒成立,定义域为(0,+∞),
当a =1时,定义域为{x|x >0且x≠1},
当0<a <1时,定义域为{x|0<x <1-或x >1+}.
(2)设g(x)=x +-2,当a∈(1,4),x∈[2,+∞)时,
∴g ′(x)=1-=>0.
因此g(x)在[2,+∞)上是增函数,
∴f(x)在[2,+∞)上是增函数.
则f(x)min =f(2)=ln.
(3)对任意x∈[2,+∞),恒有f(x)>0.
即x +-2>1对x∈[2,+∞)恒成立.∴a>3x-x2.
令h(x)=3x -x2,x∈[2,+∞).
由于h(x)=-+在[2,+∞)上是减函数,
∴h(x)max=h(2)=2.
故a>2时,恒有f(x)>0.
因此实数a的取值范围为(2,+∞).。