3 函数的单调性与极值最值
高等数学自考3.3函数的单调性与极值
上单调增加； 在 上单调增加 （i）如果在 b)内f ′(x) > 0，则f (x)在[a, b]上单调增加； ）如果在(a, 内 ， 上单调减少。 （ii）如果在 b)内f ′(x) <0，则f (x)在[a, b]上单调减少。 ）如果在(a, 内 ， 在 上单调减少
例1 讨论函数 y = e x − x − 1的单调性 . 的单调性 解 Q y′ = e x − 1. 又 Q D : ( −∞ ,+∞ ).
的极值点与极值。 例4 求 f (x) = (x −1) x 的极值点与极值。
3 2
解
定义域（ 定义域（−，+）
2 5x − 2 f ′( x) = x + ( x −1) x = 3 , 3 3 x 2 当 x = 时 , f ′( x ) = 0; 5 当 x = 0时 , f ′( x )不存在
4 3
′(x) = 12x3 −12x2 = 12x2 ( x −1), 解 f
令 得驻点: f ′( x) = 0 得驻点 x = 0, 1.
′′( x) = 36x2 − 24x = 12x(3x − 2) f
f ′′(0) = 0, f ′′(1) = 12 > 0.
由极值第二判别法, 由极值第二判别法 ξ=1时, 时 f (ξ)有极小值 f (1)=4. 有极小值: ξ 有极小值 由于 f ′′( 0 ) = 0 所以,需用极值第一判别法判定 所以 需用极值第一判别法判定: 需用极值第一判别法判定
O x
y = x3
定理2 极值存在的一阶充分条件） 定理2（极值存在的一阶充分条件） 在该邻域（ 可除外）可导， 在该邻域（x0可除外）可导， 设f (x)在x0的某邻域内连续， 在 的某邻域内连续， 不存在的点。 x0为f (x)的驻点或使 ′(x) 不存在的点。 的驻点或使f 的驻点或使 (i) 若当 < x0 时，f ′(x) > 0；当x > x0 时，f ′(x) < 0， 若当x ； ， 则 f (x0) 是f (x)的极大值； 的极大值； 的极大值 (ii) 若当 < x0 时，f ′(x) < 0； 当x > x0 时，f ′(x) >0， 若当x ； ， 的极小值； 则 f (x0) 是f (x)的极小值； 的极小值 (iii) 若在 0的两侧，f ′(x)不变号， 若在x 的两侧， 不变号， 不变号 不是极值。 则f (x0)不是极值。 不是极值
函数的单调性与极值点求解
函数的单调性与极值点求解函数的单调性是指函数在定义域上的增减情况，即在整个定义域上是递增还是递减。
而极值点则是指函数在定义域上的最大值或最小值所对应的点。
在数学中，我们经常需要确定一个函数的单调性以及求解其极值点，这对于研究函数的性质及应用具有重要的意义。
函数的单调性判断在求解函数的单调性时，我们可以通过函数的导数来进行判断。
对于一个函数f(x)，如果在定义域内存在任意两个点x1和x2，且满足x1<x2，则有以下情况：1. 当f'(x)>0时，函数f(x)在区间(x1,x2)上是递增的；2. 当f'(x)<0时，函数f(x)在区间(x1,x2)上是递减的；3. 当f'(x)=0时，函数f(x)在该点处可能存在极值点。
根据以上判断准则，我们可以利用函数的导数来确定函数的单调性。
例如，对于函数f(x)=x^3+2x^2-3x+4，我们可以先求出它的导函数f'(x)，即f'(x)=3x^2+4x-3。
然后我们可以通过求解f'(x)=0来确定函数f(x)的极值点。
极值点的求解在确定函数的极值点时，我们可以通过求导数为零的点来进行求解。
具体步骤如下：1. 对于给定的函数f(x)，求出其导函数f'(x)；2. 解方程f'(x)=0，得到函数f(x)的极值点的横坐标；3. 将横坐标代入原函数f(x)中，求出相应的纵坐标，得到函数f(x)的极值点。
以函数f(x)=x^3+2x^2-3x+4为例，我们已经得到了导函数f'(x)=3x^2+4x-3。
现在我们将f'(x)=0转化为方程，即3x^2+4x-3=0。
通过解这个方程，我们可以得到函数f(x)的极值点的横坐标。
假设解的结果为x1和x2，则将x1和x2分别代入原函数f(x)中，求出相应的纵坐标，即可得到函数f(x)的极值点。
需要注意的是，在某些情况下，函数的极值点可能不只是导数为零的点，还可能存在于定义域的边界上或者无穷远处。
函数的最值与单调性
函数的最值与单调性函数的最值与单调性对于数学领域来说是非常重要和常见的概念。
在本文中，我将详细介绍函数的最值和单调性，并讨论它们在数学问题中的应用。
一、函数的最值函数的最值是指函数在定义域内取得的最大值和最小值。
一个函数可能有多个最大值和最小值，也可能没有最大值或最小值。
在求解一个函数的最值时，我们可以通过以下步骤进行：1. 找到函数的定义域。
2. 求解函数的导数，并找到导数为零的点和导数不存在的点。
3. 将这些点代入函数中，得到对应的函数值。
4. 比较这些函数值，找到最大值和最小值。
举例来说，考虑函数 f(x) = 2x^2 - 3x + 1。
首先，我们需要找到函数的定义域。
由于这是一个二次函数，它的定义域是整个实数集。
然后，我们求解 f(x) 的导数 f'(x) = 4x - 3，并找到导数为零的点 x = 3/4。
将这个点代入原函数，得到 f(3/4) = 1/8。
由于这个函数是一个开口向上的抛物线，它的最小值就是 f(3/4) = 1/8。
因此，这个函数的最值是 f(3/4) = 1/8。
另外一个例子是函数 g(x) = sin(x)。
对于这个函数，它的定义域是整个实数集。
由于正弦函数的取值范围在 [-1, 1] 之间，所以 g(x) 的最大值是 1，最小值是 -1。
函数的最值在数学中经常用来确定问题的极限、最优解和最不利情况等。
二、函数的单调性函数的单调性是指函数的增减性质。
一个函数可以是递增的、递减的或是既递增又递减。
要判断一个函数的单调性，我们可以通过以下方法：1. 求解函数的导数。
2. 研究导数的符号。
如果导数在定义域内始终大于零，那么函数是递增的；如果导数在定义域内始终小于零，那么函数是递减的。
如果导数既大于零又小于零，那么函数既递增又递减。
比如考虑函数 h(x) = x^2 - 3x + 2。
我们求解 h(x) 的导数 h'(x) = 2x - 3。
通过分析导数的符号，我们可以发现当 x < 3/2 时，导数为负，说明函数 h(x) 在这个区间上是递减的；当 x > 3/2 时，导数为正，说明函数h(x) 在这个区间上是递增的。
函数的单调性与极值求解技巧概述
函数的单调性与极值求解技巧概述函数的单调性和极值是数学中涉及函数性质和优化问题的重要概念。
单调性描述了函数在定义域上的递增或递减性质，而极值指的是函数在某个特定点上取得最大值或最小值的情况。
本文将概述函数的单调性与极值求解的一些基本技巧，并提供一些实例来帮助读者更好地理解这些概念。
一、函数的单调性函数的单调性是指函数在定义域上的递增或递减的性质。
具体而言，如果对于定义域上的任意两个不同的实数a和b，当a<b时，函数f(a)<f(b)则称函数f(x)在该定义域上递增；反之，当a<b时，函数f(a)>f(b)则称函数f(x)在该定义域上递减。
确定函数的单调性时，可以通过导数的符号来判断。
如果函数f(x)在定义域上导数大于零，则函数在该定义域上递增；如果函数f(x)在定义域上导数小于零，则函数在该定义域上递减。
举例来说，考虑函数f(x)=2x+3。
该函数的导数恒为2，大于零，因此函数在整个定义域上递增。
二、函数的极值求解技巧求解函数的极值是优化问题中的关键步骤，可以帮助我们找到函数取得最大值或最小值的点。
下面介绍几种常见的极值求解技巧。
1. 导数法导数法是求解函数极值的一种常见方法。
具体而言，需要首先计算函数的导数，然后找到导数为零的点，即潜在的极值点。
通过对导数的符号进行分析，可以确定函数在该点附近的单调性以及极值类型。
举例来说，考虑函数f(x)=x^2-2x+1。
首先计算函数的导数为f'(x)=2x-2。
令f'(x)=0，可以求得x=1。
通过导数的符号分析可知，当x<1时，函数递减；当x>1时，函数递增。
因此，函数在x=1处取得极小值。
2. 二阶导数法对于某些函数，一阶导数法不足以判断极值的类型。
这时可以进一步求取二阶导数，并对二阶导数进行符号分析。
如果二阶导数大于零，则函数在该点附近有极小值；如果二阶导数小于零，则函数在该点附近有极大值。
举例来说，考虑函数f(x)=x^3-3x^2。
函数极值与单调性的关联与差异
函数极值与单调性的关联与差异在严格意义上，函数的极值并不直接影响其单调性。
相反，是函数的单调性变化揭示了极值的存在。
然而，为了更全面地解释这个问题，我们可以从以下几个方面来理解它们之间的关系：1. 极值点与单调性变化的关系极值点是函数在其局部范围内的最大或最小值点。
在极值点附近，函数的单调性会发生改变。
具体来说，如果一个函数在某点取得局部最大值，那么在该点的左侧（如果存在的话），函数是递增的；而在该点的右侧（如果存在的话），函数是递减的。
类似地，对于局部最小值点，函数在其左侧递减，在其右侧递增。
这种单调性的变化是极值点存在的“标志”，但并不意味着极值点“导致”了单调性的变化。
相反，是单调性的变化“揭示”了极值点的存在。
2. 导数在极值点与单调性变化中的作用为了找到极值点并确定其类型（最大值或最小值），我们通常会求函数的导数，并找到导数等于零的点（驻点）。
然而，并不是所有驻点都是极值点；我们还需要检查导数在该点附近的符号变化来确定是否存在极值点以及极值点的类型。
在这个过程中，导数的符号变化反映了函数的单调性变化，而极值点则是这种单调性变化的“转折点”。
3. 逻辑顺序的澄清●首先，函数的单调性是其本质属性之一，它描述了函数在定义域内某区间上的增减性。
●然后，我们通过求导和分析导数的符号变化来找到可能的极值点。
最后，我们确认这些点是否真的是极值点，并确定它们的类型（最大值或最小值）。
这个过程清楚地表明，是单调性的变化（通过导数的符号变化来反映）帮助我们找到了极值点，而不是极值点影响了单调性。
4. 结论因此，我们可以说函数的极值点并不直接影响其单调性；相反，是单调性的变化（特别是通过导数来分析的）揭示了极值点的存在。
极值点是函数单调性变化的“转折点”，它们标志着函数从一种单调状态转变为另一种单调状态。
函数的单调性与极值点
函数的单调性与极值点在数学的广袤天地中，函数的单调性与极值点是两个极为重要的概念。
它们就像是函数世界里的指南针和高峰低谷，指引着我们深入理解函数的行为和性质。
首先，咱们来聊聊函数的单调性。
简单来说，单调性就是函数值随着自变量增大或减小的变化趋势。
如果函数值随着自变量的增大而增大，那这个函数在对应的区间上就是单调递增的；反之，如果函数值随着自变量的增大而减小，那就是单调递减的。
想象一下，你正在沿着一条路往前走，这条路的高度可以用一个函数来表示。
如果越往前走，路越来越高，那这就是单调递增；要是越往前走，路越来越低，这就是单调递减。
比如说，一次函数 y ＝ 2x ＋1 就是单调递增的。
当 x 从 1 增加到 2 时，y 就从 3 增加到 5。
那怎么判断一个函数的单调性呢？这就需要用到导数这个强大的工具。
对于一个可导函数，如果它的导数大于零，那么函数在这个区间上就是单调递增的；如果导数小于零，就是单调递减的。
举个例子，函数 y ＝ x²，它的导数是 y' ＝ 2x 。
当 x ＞ 0 时，导数大于零，所以函数在区间（0, ＋∞）上单调递增；当 x ＜ 0 时，导数小于零，函数在区间（∞， 0) 上单调递减。
接下来，咱们再说说极值点。
极值点可是函数的“关键点”，在这些点上，函数值有着特殊的表现。
极值点分为极大值点和极小值点。
极大值点就是在某个局部范围内，函数值最大的点；极小值点则是在某个局部范围内，函数值最小的点。
但要注意，极大值不一定是整个函数的最大值，极小值也不一定是最小值，它们只是在局部的“小天地”里称霸。
比如说，函数 y ＝ x³ 3x ，对它求导得到 y' ＝ 3x² 3 。
令导数等于零，解得 x ＝ ±1 。
当 x ＜－1 时，导数大于零，函数单调递增；当－1 ＜ x ＜ 1 时，导数小于零，函数单调递减；当 x ＞ 1 时，导数大于零，函数又单调递增。
-函数的单调性、极值与最值
（
2 ， 0） 2
+ ↑
（ 0， 2 2 ）
不存在 无
2 2
+ ↑
0
极大
－
↓
（ 1 ， ）
－
（
2 2
，1 ）
1
不存在
+ ↑
0
－
极小
极大
↓
无
↓
所以，f(x)的极大值为 f (
2 3 2 3 ) 4 ， f ( ) 4 . 2 2 0 )1 . f(x)的极小值为 f(
练习
求下列函数的极值.
注2：Th1中的“>”和“<”号也可改为“≥ ”和“≤ ” 号，
2、分段单调函数： Def 1：若函数在某些子区间上单调递增，而在另一些子
区间上单调递减，则称该函数为分段单调函数.
结论同样成立.
3、驻点： 导数 f '(x)在区间内部的零点称为 f (x)驻点 . Def 2：
即： f ' ( x ) 0 ，则 x 为驻点 . 0 0
2 2 例3：证明 1 x ln( x 1 x ) 1 x ( x 0 ).
2 2 证：令 f ( x ) 1 x ln( x 1 x ) 1 x
2 则 f ' ( x ) ln( x 1 x ) 0
( x 0)
当 x （ 0 , ）时， f( x ) 为严格单调递
a
x0
0
b
x
2、极值的必要条件 定理 2 设函数 f(x) 在 I 内连续，点 x0 不是 I 的断点 ，若函数在 x0 处取得极值，则 x0 或是函数的不可导 点，或是可导点；当 x0 是 f(x) 的可导点，那么 x0 必 是函数的驻点，即 f ( x0 ) = 0. 推论：设函数 f(x)在点 x0可导，则函数 f(x)在点 x0 取得极值的必要条件是 f ( x0 ) = 0 . 注1：极值点有可能是可导点，也有可能是极值点.
函数的单调性与极值
函数的单调性与极值在数学中，函数的单调性是指函数在定义域内的变化趋势。
它描述了函数图像是上升、下降还是具有其他类似的性质。
而函数的极值则表示函数在某个特定点上取得的最大值或最小值。
函数的单调性与极值是函数分析中常用的重要概念，可用于求解最优化问题、验证数学定理等。
一、函数的单调性函数的单调性分为递增和递减。
当函数随着自变量的增大而增大，或者随着自变量的减小而减小时，称为递增函数。
相反，当函数随着自变量的增大而减小，或者随着自变量的减小而增大时，称为递减函数。
我们以一些常见的函数类型为例，来说明函数的单调性：1. 线性函数：线性函数是指函数的表达式是一次方程的函数，即$f(x)=ax+b$，其中$a$和$b$是常数。
线性函数的单调性取决于斜率$a$的正负性。
当$a>0$时，函数递增；当$a<0$时，函数递减。
2. 幂函数：幂函数是指函数的表达式是$x$的幂次方，即$f(x)= x^n$，其中$n$是常数。
当$n>0$且$n$是奇数时，函数是递增的；当$n>0$且$n$是偶数时，函数是递减的。
3. 指数函数：指数函数是指函数的表达式是以常数为底数的指数函数，即$f(x)=a^x$，其中$a$是常数且$a>0$且$a\neq1$。
当$a>1$时，函数递增；当$0<a<1$时，函数递减。
4. 对数函数：对数函数是指函数的表达式是对数函数，即$f(x)=\log_a x$，其中$a$是常数且$a>0$且$a\neq1$。
当$a>1$时，函数递增；当$0<a<1$时，函数递减。
二、函数的极值函数的极值包括最大值和最小值。
当函数在某个点上取得最大值时，称为函数的最大值；当函数在某个点上取得最小值时，称为函数的最小值。
极值点也被称为驻点。
函数的极值可以通过求导数的方法来获得。
首先，求函数的导数，然后令导数等于零，解方程得到极值点的横坐标。
进一步，通过二阶导数的正负性来判断极值点的类型。
ppt-0302--函数单调性与极值、最值
y
b a
2 2
x y
(X
x).
令Y=0，得切线在x轴上的截距 X
a
2
.
x
令X=0，得切线在y轴上的截距 Y b2 . y
可知切线与两个坐标轴所围成的三角形面积为
S 1 XY a2b2 .
2
2xy
yb a
a2
x2 ,
S
a2b2 2xb a2 b2
a
(0 x a).
但是S最小当且仅当其分母 2bx a2 x2最大. a
令f (x) 0， 得到f (x)的驻点x1 1，x2 4.
f (1) 11，f (1) 41，f (2) 2,
6
6
3
可知f (x)在[1,2]上的最大值点为x 1，
最大值为f (1) 11. 6
最小值点为x 1，最小值为f (1) 41. 6
2
例6 设f (x) 1 2 (x 2)3，求f (x)在[0,3]上的最大值与 3
令y 0得驻点x1 1，x2 0，x3 3. y 12x2 16x 12.
y |x1 12 16 12 16 0
y |x0 12 0 y |x3 48 0
可知x1 1为函数的极小值点,
相应的极小值为y
| x 1
7. 3
x2 0为函数的极大值点，
相应极小大值为y |x0 0.
又因a，b为正常数，x a2 x2 0,
所以S最小当且仅当u x2 (a2 2x2 )最大.由于
u 2a2x 4x3 2x(a2 2x2 ),
令u 0，解出在(0,a)内的唯一驻点x0
2 a. 2
此时y0
2 b. 2
S a2b2 ab.
3.3函数的单调性、凹凸性与极值
o
x
o
x
22
2.4 导数的应用(118)
如图中曲线弧AB是单增的曲线. 但从A
B
到 C 的曲线是向上凸的; 从 C 到 B 的
曲线是向下凸的. C 恰好是上凸和下凸 的分界点, 我们称为拐点.
A
• C
显然, 曲线的弯曲方向和弯曲方向(上凸和下凸)的分界点 对我们研究函数的性态是十分重要的. 这就是下面讨论的凸
x0
2.4 导数的应用(118)
16
当 xk
1 1 ( 2k ) 2
时， f ( x k ) 1
4 1 ( 2k ) 2
0
1 当 xk 时， 2 k
f ( xk ) 1 0
注意 k 可以任意大，故在 x0 0 点的任何邻 域内，f ( x ) 都不单调递增．
f ( x ) 2 33 x , ( x 0)
y 3 x2
当x 0时, 导数不存在.
当 x 0时，f ( x ) 0, 在(,0]上单调减少； 当0 x 时， f ( x ) 0, 在[0,)上单调增加；
单调区间为 ( ,0]， [0, ).
2.4 导数的应用(118)
15
思考题解答
不能断定.
1 2 x 2 x sin , x 0 x 例 f ( x) 0, x0
1 lim f (0) x0(1 2 x sin ) 1 0 x
1 1 但 f ( x ) 1 4 x sin 2 cos , x x
小结与思考题1
单调性的判别是拉格朗日中值定理的重要应用.
定理中的区间换成其它有限或无限区间，结论 仍然成立. 利用函数的单调性可以确定某些方程实根的个 数和证明不等式.
函数的单调性与极值、最值
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金融问题
在投资组合理论中，凹凸性可以用来描述投资组合的风险和回报之间的关系。投资者可以根据自己的风 险承受能力和投资目标，选择合适的投资组合策略。
05 函数的拐点
函数拐点定义
函数拐点是指函数图像上凹凸 性发生变化的点，即函数的一 阶导数在该点为零或不存在的 点。
在数学上，函数拐点的定义是 函数在某点的二阶导数为零的 点，即$f''(x)=0$。
最值的求法
代数法
通过求导数、找驻点、判断单调性等方法来求解 最值。
无穷区间法
利用极限的思想，将函数在无穷区间上的最值转 化为有限区间上的最值。
几何法
通过函数图像，直观地观察函数的最大值和最小 值。
最值在实际问题中的应用
01
优化问题
在生产、运输、分配等实际问题 中，常常需要通过求解最值来达 到最优解。
定义法
通过比较任意两点之间的函数值来判断函数的单调性。如 果任意两点之间的函数值都满足增减性条件，则函数在该 区间内单调。
图像法
通过观察函数的图像来判断函数的单调性。如果在图像上 随着$x$的增大，$y$的值也增大（或减小），则函数在该 区间内单调递增（或递减）。
Hale Waihona Puke 单调性在实际问题中的应用单调性与最值
单调性与优化问题
在解决优化问题时，可以利用函数的单调性来找到最优解。例如，在求解最大值或最小值 问题时，可以利用函数的单调性来确定搜索区间，从而缩小搜索范围，提高求解效率。
02 函数的极值
函数极值的定义
极值点
函数在某点的值比其邻近点的值大或小的点。
极大值
函数在某点的值比其左侧邻近点的值大，比 其右侧邻近点的值小。
三次函数的单调区间和极值课件
-6 -6
-8 -8
5
10
18
结论:
1. 三次函数没有极值或极大值小于零或 极小值大于零时图象与x轴交点只有一个；
2. 三次函数极大值等于零或极小值等于 零时图象与x轴交点有二个；
3. 三次函数极大值大于零且极小值小于 零时图象与x轴交点有三个.
19
例 2：已知函数 a R, f (x) 2x3 3(a 1)x2 6ax.
14
(3)当 a1时， x( ,a)(1, ),f'(x)0 x(a,1)f'(x)0 f(x)单调增(区 ,a)和 间 (1, )， f(x)单调减 (a,区 1)
注意：含参数三次函数单调区间分类的讨论标准 其导函数二次函数对应的方程是否有实根， 若有实根比较两实根的大小
分类整合， 转化与化归
9
三次函数与其导函数图象之间的关系
减区间:(-∞, x1), (x2, +∞)
增区间:(x1, x2)
减区间: (-∞, +∞)
减区间: (-∞, +∞)
10
思考根据上表三次函数的单调性与极值有哪 些重要的结论？
11
热身训练：已知函数 f (x) x3 3x2 ax 2 （1）函数 f(x)在 R 上单调函数，求实数 a 的取值范围
第4章 4.3.3 三次函数的性质： 单调区间和极值
莆田华侨中学数学组 何高萍 高二（6）班
1
引例：指出下列函数的单调区间和极值点, 并画出函数及对应导函数的草图 (1) f (x) 2x3 3x2; (2) f (x) 3x3 6x2 4x 5; (3) f (x) x3 2x2 2x 7; (4) f (x) x3 3x2 9x
高考数学复习三角函数的单调性与最值
第4讲 三角函数的图象与性质最新考纲考向预测1.能画出y ＝sin x ，y ＝cos x ，y ＝tan x 的图象，了解三角函数的周期性.2.理解正弦函数、余弦函数在区间[0，2π]上的性质(如单调性、最大值和最小值以及与x 轴的交点等)，理解正切函数在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫－π2，π2内的单调性. 命题趋势以考查三角函数的性质为主，题目涉及单调性、周期性、最值、零点．考查三角函数性质时，常与三角恒等变换结合，加强数形结合思想、函数与方程思想的应用意识．题型既有选择题和填空题，又有解答题，中档难度. 核心素养 直观想象、逻辑推理1．用五点法作正弦函数和余弦函数的简图(1)正弦函数y ＝sin x ，x ∈[0，2π]的图象中，五个关键点是：(0，0)，⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，1，(π，0)，⎝ ⎛⎭⎪⎫32π，－1，(2π，0)．(2)余弦函数y ＝cos x ，x ∈[0，2π]的图象中，五个关键点是：(0，1)，⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，0，(π，－1)，⎝ ⎛⎭⎪⎫3π2，0，(2π，1)．2．正弦、余弦、正切函数的图象与性质 函数y ＝sin xy ＝cos xy ＝tan x图象定义 域 R R {x |x ≠k π＋π2，k ∈Z } 值域[－1，1][－1，1]R周期性2π2ππ奇偶性奇函数偶函数奇函数单调递增区间[－π2＋2kπ，π2＋2kπ]，k∈Z[－π＋2kπ，2kπ]，k∈Z(－π2＋kπ，π2＋kπ)，k∈Z续表函数y＝sin x y＝cos x y＝tan x单调递减区间[π2＋2kπ，3π2＋2kπ]，k∈Z[2kπ，π＋2kπ]，k∈Z无对称性对称中心(kπ，0)，k∈Z⎝⎛⎭⎪⎫kπ＋π2，0，k∈Z⎝⎛⎭⎪⎫kπ2，0，k∈Z 对称轴x＝kπ＋π2，k∈Zx＝kπ，k∈Z无对称轴零点kπ，k∈Z kπ＋π2，k∈Zkπ，k∈Z常用结论1．对称与周期的关系正弦曲线、余弦曲线相邻的两个对称中心、相邻的两条对称轴之间的距离是半个周期，相邻的对称中心与对称轴之间的距离是四分之一个周期；正切曲线相邻两个对称中心之间的距离是半个周期．2．与三角函数的奇偶性相关的结论(1)若y＝A sin(ωx＋φ)为偶函数，则有φ＝kπ＋π2(k∈Z)；若为奇函数，则有φ＝kπ(k∈Z)．(2)若y＝A cos(ωx＋φ)为偶函数，则有φ＝kπ(k∈Z)；若为奇函数，则有φ＝kπ＋π2(k ∈Z )．(3)若y ＝A tan(ωx ＋φ)为奇函数，则有φ＝k π(k ∈Z )． 常见误区1．对于y ＝tan x 不能认为其在定义域上为增函数，而是在每个开区间⎝ ⎛⎭⎪⎫k π－π2，k π＋π2(k ∈Z )内为增函数． 2．求函数y ＝A sin(ωx ＋φ)的单调区间时要注意A 和ω的符号，尽量化成ω＞0的形式，避免出现增减区间的混淆．1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)y ＝cos x 在第一、二象限内是减函数．( ) (2)若y ＝k sin x ＋1，x ∈R ，则y 的最大值是k ＋1.( )(3)若非零实数T 是函数f (x )的周期，则kT (k 是非零整数)也是函数f (x )的周期．( )(4)函数y ＝sin x 图象的对称轴方程为x ＝2k π＋π2(k ∈Z )．( ) (5)函数y ＝tan x 在整个定义域上是增函数．( ) 答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× 2．(易错点)函数y ＝tan 2x 的定义域是( )A.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪x ≠kx ＋π4，k ∈ZB.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪x ≠k π2＋π8，k ∈Z C.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪x ≠k π＋π8，k ∈Z D.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪x ≠k π2＋π4，k ∈Z 解析：选D.由2x ≠k π＋π2，k ∈Z ，得x ≠k π2＋π4，k ∈Z ，所以y ＝tan 2x 的定义域为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x ≠k π2＋π4，k ∈Z . 3．(多选)下列函数中，最小正周期为π的偶函数有( ) A ．y ＝tan xB ．y ＝|sin x |C ．y ＝2cos xD ．y ＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2－2x解析：选BD.对于A 选项，函数y ＝tan x 为奇函数，不符合题意；对于B 选项，函数y ＝|sin x |是最小正周期为π的偶函数，符合题意；对于C 选项，函数y ＝2cos x 的最小正周期为2π，不符合题意；对于D 选项，函数y ＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2－2x ＝cos 2x ，是最小正周期为π的偶函数，符合题意．故选BD.4．函数y ＝cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π4的单调递减区间为________．解析：由y ＝cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π4， 得2k π≤2x －π4≤2k π＋π(k ∈Z )， 解得k π＋π8≤x ≤k π＋5π8(k ∈Z )．所以函数的单调递减区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π＋π8，k π＋5π8(k ∈Z )． 答案：⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π＋π8，k π＋5π8(k ∈Z )5．已知函数f (x )＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π4＋φ是奇函数，当φ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，π2时，φ的值为________．解析：由已知得π4＋φ＝k π(k ∈Z )，所以φ＝k π－π4(k ∈Z )．又因为φ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，π2，所以当k ＝0时，φ＝－π4符合条件．答案：－π4第1课时 三角函数的单调性与最值求三角函数的单调区间(1)函数f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫－2x ＋π3的单调递减区间为________．(2)函数f (x )＝tan(2x ＋π3)的单调递增区间是________．【解析】 (1)f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫－2x ＋π3＝sin ⎣⎢⎡⎦⎥⎤－⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3＝－sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3，由2k π－π2≤2x －π3≤2k π＋π2，k ∈Z ，得k π－π12≤x ≤k π＋5π12，k ∈Z .故所求函数的单调递减区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π－π12，k π＋5π12(k ∈Z )． (2)由k π－π2＜2x ＋π3＜k π＋π2(k ∈Z )，得k π2－5π12＜x ＜k π2＋π12(k ∈Z )，所以函数f (x )＝tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π3的单调递增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫k π2－5π12，k π2＋π12(k ∈Z )．【答案】 (1)⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π－π12，k π＋5π12(k ∈Z ) (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫k π2－5π12，k π2＋π12(k ∈Z ) 【引申探究】1．(变条件、变问法)若本例(1)f (x )变为：f (x )＝－cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫－2x ＋π3，求f (x )的单调递增区间．解：f (x )＝－cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫－2x ＋π3＝－cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3，欲求函数f (x )的单调递增区间， 只需求y ＝cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3的单调递减区间．由2k π≤2x －π3≤2k π＋π，k ∈Z ， 得k π＋π6≤x ≤k π＋2π3，k ∈Z .故函数f (x )的单调递增区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π＋π6，k π＋2π3(k ∈Z )．2．(变条件、变问法)本例(1)f (x )变为：f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3，试讨论f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π4，π4上的单调性．解：令z ＝2x －π3，易知函数y ＝sin z 的单调递增区间是⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2＋2k π，π2＋2k π，k ∈Z .由－π2＋2k π≤2x －π3≤π2＋2k π， 得－π12＋k π≤x ≤5π12＋k π，k ∈Z .设A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π4，π4，B ＝⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |－π12＋k π≤x ≤5π12＋k π，k ∈Z ，易知A ∩B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π12，π4. 所以，当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π4，π4时，f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π12，π4上单调递增，又因为π4－⎝ ⎛⎭⎪⎫－π4＝π2<T ，所以f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π4，－π12上单调递减．求三角函数单调区间的两种方法(1)代换法：就是将比较复杂的三角函数含自变量的代数式整体当作一个角u (或t )，利用复合函数的单调性列不等式求解．(2)图象法：画出三角函数的图象，结合图象求它的单调区间．[提醒] 要注意求函数y ＝A sin(ωx ＋φ)的单调区间时ω的符号，若ω<0，那么一定要先借助诱导公式将ω化为正数．同时切莫漏掉考虑函数自身的定义域．1．函数y ＝|cos x |的一个单调递增区间是( ) A ．[－π2，π2] B ．[0，π] C ．[π，3π2]D ．[3π2，2π]解析：选D.将y ＝cos x 的图象位于x 轴下方的图象关于x 轴对称翻折到x 轴上方，x 轴上方(或x 轴上)的图象不变，即得y ＝|cos x |的图象(如图)．故选D.2．设函数f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3，x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，π，则以下结论正确的是( )A ．函数f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，0上单调递减B ．函数f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上单调递增 C ．函数f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2，5π6上单调递减D ．函数f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤5π6，π上单调递增解析：选C.由x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，0得2x －π3∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－4π3，－π3，所以f (x )先减后增；由x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2得2x －π3∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π3，2π3，所以f (x )先增后减；由x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2，5π6得2x －π3∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤2π3，4π3，所以f (x )单调递减；由x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤5π6，π得2x －π3∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤4π3，5π3，所以f (x )先减后增．三角函数单调性的应用 角度一 利用三角函数的单调性比较大小已知函数f (x )＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π3，设a ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π7，b ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6，c ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3，则a ，b ，c的大小关系是( )A ．a <c <bB ．c <a <bC ．b <a <cD ．b <c <a【解析】 a ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π7＝2sin 10π21，b ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6＝2sin π2＝2，c ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3＝2sin 2π3＝2sinπ3，因为y ＝sin x 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上单调递增，且π3<10π21<π2，所以c <a <b .【答案】 B利用函数的单调性比较大小(1)比较同名三角函数的大小，首先把三角函数转化为同一单调区间上的三角函数，利用单调性，由自变量的大小确定函数值的大小；(2)比较不同名三角函数的大小，应先化成同名三角函数，再进行比较．角度二 利用三角函数的单调性求值域(最值)(1)函数f (x )＝3sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的值域为( ) A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－32，32 B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－32，3 C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－332，332 D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－332，3 (2)函数y ＝sin x －cos x ＋sin x cos x的值域为_________________________________．【解析】 (1)当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2时，2x －π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π6，5π6，sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－12，1， 故3sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－32，3，即此时函数f (x )的值域是⎣⎢⎡⎦⎥⎤－32，3.(2)设t ＝sin x －cos x ，则－2≤t ≤2，t 2＝sin 2x ＋cos 2x －2sin x cos x ，则sin x cos x ＝1－t 22，所以y ＝－t 22＋t ＋12＝－12(t －1)2＋1.当t ＝1时，y max ＝1；当t ＝－2时，y min ＝－12－ 2. 所以函数y 的值域为[－12－2，1]． 【答案】 (1)B (2)[－12－2，1] 【引申探究】1．(变条件)若本例(1)中函数f (x )的解析式变为：f (x )＝3cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6，则f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的值域为________．解析：当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2时，2x －π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π6，5π6，cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－32，1， 故f (x )＝3cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－332，3. 答案：⎣⎢⎡⎦⎥⎤－332，3 2．(变条件)若本例(2)中x ∈[0，π]，则函数f (x )的值域为________． 解析：设t ＝sin x －cos x ，则t ＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x －π4，又x ∈[0，π]，所以t ∈[－1，2]． t 2＝sin 2x ＋cos 2x －2sin x cos x ， 即sin x cos x ＝1－t 22，所以y ＝－t 22＋t ＋12＝－12(t －1)2＋1.当t ＝1时，y max ＝1；当t ＝－1时，y min ＝－1. 所以函数y 的值域为[－1，1]． 答案：[－1，1]三角函数值域的求法(1)利用y ＝sin x 和y ＝cos x 的值域直接求．(2)把所给的三角函数式变换成y ＝A sin(ωx ＋φ)＋b (或y ＝A cos(ωx ＋φ)＋b )的形式求值域．(3)把sin x 或cos x 看作一个整体，将原函数转换成二次函数求值域． (4)利用sin x ±cos x 和sin x cos x 的关系将原函数转换成二次函数求值域．1．下列关系式中正确的是( ) A ．sin 11°＜cos 10°＜sin 168° B ．sin 168°＜sin 11°＜cos 10° C ．sin 11°＜sin 168°＜cos 10° D ．sin 168°＜cos 10°＜sin 11°解析：选C.因为sin 168°＝sin(180°－12°)＝sin 12°，cos 10°＝sin(90°－10°)＝sin 80°，由正弦函数y ＝sin x 在0°≤x ≤90°上是增函数，得sin 11°＜sin 12°＜sin 80°，所以sin 11°＜sin 168°＜cos 10°，故选C.2．已知函数f (x )＝－10sin 2x －10sin x －12，x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，m 的值域为⎣⎢⎡⎦⎥⎤－12，2，则实数m 的取值范围是( )A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π3，0 B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π6，0 C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π3，π6 D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π6，π3 解析：选B.记t ＝sin x ，x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，m ，则函数f (x )可转化为g (t )＝－10t 2－10t－12＝－10⎝ ⎛⎭⎪⎫t ＋122＋2.因为函数的最大值为2，显然此时t ＝－12. 令g (t )＝－12，得t ＝－1或t ＝0，由题意知x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，m ，当x ＝－π2时，t ＝－1，g (－1)＝－12，结合g (t )的图象及函数的值域为⎣⎢⎡⎦⎥⎤－12，2，可得－12≤sin m ≤0，解得－π6≤m ≤0.故选B.根据三角函数的单调性确定参数(一题多解)若函数f (x )＝23sin ωx cos ωx ＋2sin 2ωx ＋cos 2ωx 在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤－3π2，3π2上单调递增，则正数ω的最大值为( ) A.18 B.16 C.14D.13【解析】 方法一：因为f (x )＝23sin ωx cos ωx ＋2sin 2ωx ＋cos 2ωx ＝3sin 2ωx ＋1在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤－3π2，3π2上单调递增，所以⎩⎪⎨⎪⎧－3ωπ≥－π2，3ωπ≤π2.解得ω≤16，所以正数ω的最大值是16.故选B.方法二：易知f (x )＝3sin 2ωx ＋1，可得f (x )的最小正周期T ＝πω，所以⎩⎪⎨⎪⎧－π4ω≤－3π2，π4ω≥3π2，解得ω≤16.所以正数ω的最大值是16.故选B. 【答案】 B已知函数单调性求参数—— 明确一个不同，掌握两种方法(1)明确一个不同．“函数f (x )在区间M 上单调”与“函数f (x )的单调区间为N ”两者的含义不同，显然M 是N 的子集．(2)掌握两种方法．已知函数在区间M 上单调求解参数问题，主要有两种方法：一是利用已知区间与单调区间的子集关系建立参数所满足的关系式求解；二是利用导数，转化为导函数在区间M 上的保号性，由此列不等式求解．1．若f (x )＝cos x －sin x 在[－a ，a ]上是减函数，则a 的最大值是( ) A ．π4 B ．π2 C ．3π4D ．π解析：选A.f (x )＝cos x －sin x ＝－2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x －π4，当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π4，3π4，即x －π4∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，π2时， y ＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x －π4单调递增，则f (x )＝－2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x －π4单调递减．因为函数f (x )在[－a ，a ]上是减函数， 所以[－a ，a ]⊆⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π4，3π4，所以0＜a ≤π4，所以a 的最大值为π4.2．若函数f (x )＝sin ωx (ω＞0)在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π3上单调递增，在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤π3，π2上单调递减，则ω＝________．解析：因为f (x )＝sin ωx (ω＞0)过原点， 所以当0≤ωx ≤π2，即0≤x ≤π2ω时， y ＝sin ωx 是增函数；当π2≤ωx ≤3π2，即π2ω≤x ≤3π2ω时，y ＝sin ωx 是减函数． 由已知得π2ω＝π3，解得ω＝32. 答案：32[A 级 基础练]1．当x ∈[0，2π]，则y ＝tan x ＋－cos x 的定义域为( ) A.⎣⎢⎡⎭⎪⎫0，π2 B.⎝ ⎛⎦⎥⎤π2，π C.⎣⎢⎡⎭⎪⎫π，3π2 D.⎝ ⎛⎦⎥⎤3π2，2π 解析：选C.方法一：由题意得⎩⎪⎨⎪⎧tan x ≥0，－cos x ≥0，x ∈[0，2π]，x ≠k π＋π2，k ∈Z ，所以函数y 的定义域为⎣⎢⎡⎭⎪⎫π，3π2.故选C. 方法二：当x ＝π时，函数有意义，排除A ，D ；当x ＝5π4时，函数有意义，排除B.故选C.2．下列关于函数y ＝4sin x ，x ∈[－π，π]的单调性的叙述，正确的是( ) A ．在[－π，0]上是增函数，在[0，π]上是减函数B ．在⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，π2上是增函数，在⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π，－π2及⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2，π上是减函数C ．在[0，π]上是增函数，在[－π，0]上是减函数D ．在⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2，π及⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π，－π2上是增函数，在⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，π2上是减函数解析：选B.函数y ＝4sin x 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π，－π2和⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2，π上单调递减，在⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，π2上单调递增．故选B.3．(2020·武汉市学习质量检测)已知函数f (x )＝sin 2x ＋sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π3，则f (x )的最小值为( )A.12 B.14 C.34D.22解析：选 A.f (x )＝sin 2x ＋sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π3＝sin 2x ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫12sin x ＋32cos x 2＝54sin 2x ＋34cos 2x ＋32sin x cos x ＝34＋1－cos 2x 4＋34sin 2x ＝1＋12⎝ ⎛⎭⎪⎫32sin 2x －12cos 2x ＝1＋12sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6≥1－12＝12，故选A. 4．(2020·贵阳市第一学期监测考试)已知函数f (x )＝sin(2x ＋φ)，其中φ∈(0，2π)，若f (x )≤f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6对于一切x ∈R 恒成立，则f (x )的单调递增区间是( )A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π，k π＋π2(k ∈Z )B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π－π3，k π＋π6(k ∈Z ) C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π＋π6，k π＋2π3(k ∈Z ) D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π－π2，k π(k ∈Z ) 解析：选B.因为f (x )≤f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6对x ∈R 恒成立，则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6为函数f (x )的最大值，即2×π6＋φ＝2k π＋π2(k ∈Z )，则φ＝2k π＋π6(k ∈Z )，又φ∈(0，2π)，所以φ＝π6，所以f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π6.令2x ＋π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤2k π－π2，2k π＋π2(k ∈Z )，则x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π－π3，k π＋π6(k ∈Z )．故选B.5．(2020·昆明市三诊一模)已知函数f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫ωx －π4(ω>0)，x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2的值域是⎣⎢⎡⎦⎥⎤－22，1，则ω的取值范围是( )A.⎝ ⎛⎦⎥⎤0，32 B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤32，3 C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤3，72 D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤52，72 解析：选B.通解：因为x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2，ω>0，所以ωx －π4∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π4，ωπ2－π4.又当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2时，f (x )∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－22，1，所以π2≤ωπ2－π4≤5π4，解得32≤ω≤3，故选B. 优解：当ω＝2时，f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π4.因为x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2，所以2x －π4∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π4，3π4，所以sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π4∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－22，1，满足题意，故排除A ，C ，D ，选B.6．比较大小：sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫－π18________sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫－π10.解析：因为y ＝sin x 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，0上为增函数且－π18＞－π10>－π2，故sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫－π18＞sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫－π10.答案：＞7．已知函数f (x )＝4sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3，x ∈[－π，0]，则f (x )的单调递增区间是________．解析：由－π2＋2k π≤2x －π3≤π2＋2k π(k ∈Z )， 得－π12＋k π≤x ≤5π12＋k π(k ∈Z )， 又因为x ∈[－π，0]，所以f (x )的单调递增区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π，－7π12和⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π12，0.答案：⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π，－7π12和⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π12，08．若函数f (x )＝2sin ωx (0＜ω＜1)在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π3上的最大值为1，则ω＝________．解析：因为0＜ω＜1，0≤x ≤π3，所以0≤ωx ＜π3，所以f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π3上单调递增，则f (x )max ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3＝2sin ωπ3＝1，即sin ωπ3＝12.又因为0≤ωx ＜π3，所以ωπ3＝π6，解得ω＝12.答案：129．已知函数f (x )＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π4.(1)求f (x )的单调递增区间；(2)当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4，3π4时，求函数f (x )的最大值和最小值．解：(1)令2k π－π2≤2x ＋π4≤2k π＋π2，k ∈Z ， 则k π－3π8≤x ≤k π＋π8，k ∈Z .故f (x )的单调递增区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π－3π8，k π＋π8，k ∈Z .(2)当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4，3π4时，3π4≤2x ＋π4≤7π4，所以－1≤sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π4≤22，所以－2≤f (x )≤1，所以当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4，3π4时，函数f (x )的最大值为1，最小值为－ 2.10．已知函数f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6.讨论函数f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π12，π2上的单调性并求出其值域．解：令－π2≤2x －π6≤π2，则－π6≤x ≤π3. 令π2≤2x －π6≤32π，则π3≤x ≤5π6. 因为－π12≤x ≤π2，所以函数f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π12，π3上单调递增，在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤π3，π2上单调递减．当x ＝π3时，f (x )取得最大值为1.因为f ⎝ ⎛⎭⎪⎫－π12＝－32<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝12， 所以当x ＝－π12时，f (x )min ＝－32. 所以f (x )的值域为⎣⎢⎡⎦⎥⎤－32，1.[B 级 综合练]11．(2020·湖北八校第一次联考)若函数f (x )＝sin x ＋3cos x 在区间[a ，b ]上是减函数，且f (a )＝2，f (b )＝－2，则函数g (x )＝cos x －3sin x 在区间[a ，b ]上( )A ．是增函数B ．是减函数C ．可以取得最大值2D ．可以取得最小值－2解析：选 D.f (x )＝sin x ＋3cos x ＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π3，g (x )＝cos x －3sin x ＝2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π3＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π2＋π3.f (x )在区间[a ，b ]上是减函数，且f (a )＝2，f (b )＝－2，不妨令a ＋π3＝π2，b ＋π3＝3π2，则a ＋π2＋π3＝π，b ＋π2＋π3＝2π，故g (x )在[a ，b ]上既不是增函数，也不是减函数，g (x )在[a ，b ]上可以取得最小值－2，故选D.12．(多选)关于函数f (x )＝sin|x |－|cos x |，下列结论正确的是( ) A ．f (x )是偶函数B ．f (x )在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，π上单调递减C ．f (x )的最大值为 2D ．当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫－π4，π4时，f (x )＜0恒成立解析：选ABD.因为f (－x )＝sin|－x |－|cos(－x )|＝sin|x |－|cos x |＝f (x )，所以f (x )为偶函数，故A 正确；当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，π时，f (x )＝sin|x |－|cos x |＝sin x ＋cos x ＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π4，又x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，π，所以令t ＝x ＋π4，则t ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫3π4，5π4，y ＝2sin t 单调递减，所以B 正确；因为f (x )为偶函数，所以求函数f (x )的最大值可只考虑当x ≥0时的情况，又易知当x ≥0时，2π是其一个周期，所以只需研究x ∈[0，2π]时的情况，则f (x )＝sin x －|cos x |＝⎩⎪⎨⎪⎧sin x －cos x ，x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2∪⎝ ⎛⎦⎥⎤3π2，2πsin x ＋cos x ，x ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤π2，3π2＝⎩⎪⎨⎪⎧2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x －π4，x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2∪⎝ ⎛⎦⎥⎤3π2，2π2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π4，x ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤π2，3π2，则函数f (x )的值域为[－2，1]，因此C 错误；当x ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫0，π4时，f (x )＝sin x －cos x ＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x －π4，则x －π4∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫－π4，0，所以sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x －π4＜0，即f (x )＜0在x ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫0，π4上恒成立，因为f (x )为偶函数，所以x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫－π4，π4时，f (x )＜0恒成立，故D 正确．综上可知，正确结论是ABD. 13．已知函数f (x )＝3cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3－2sin x cos x .(1)求f (x )的最小正周期；(2)求证：当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π4，π4时，f (x )≥－12.解：(1)f (x )＝3cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3－2sin x cos x＝32cos 2x ＋32sin 2x －sin 2x ＝12sin 2x ＋32cos 2x ＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π3，所以T ＝2π2＝π.(2)证明：令t ＝2x ＋π3，因为－π4≤x ≤π4， 所以－π6≤2x ＋π3≤5π6，因为y ＝sin t 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π6，π2上单调递增，在⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2，5π6上单调递减，且sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫－π6＜sin 5π6， 所以f (x )≥sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫－π6＝－12，得证．14．已知f (x )＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π6＋a ＋1.(1)求f (x )的单调递增区间；(2)当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2时，f (x )的最大值为4，求a 的值；(3)在(2)的条件下，求满足f (x )＝1且x ∈[－π，π]的x 的取值集合． 解：(1)f (x )＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π6＋a ＋1， 由2k π－π2≤2x ＋π6≤2k π＋π2，k ∈Z ， 可得k π－π3≤x ≤k π＋π6，k ∈Z ，所以f (x )的单调递增区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π－π3，k π＋π6，k ∈Z . (2)当x ＝π6时，f (x )取得最大值4，即f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6＝2sin π2＋a ＋1＝a ＋3＝4，所以a ＝1.(3)由f (x )＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π6＋2＝1，可得sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π6＝－12，则2x ＋π6＝7π6＋2k π，k ∈Z 或2x ＋π6＝116π＋2k π，k ∈Z ，即x ＝π2＋k π，k ∈Z 或x ＝5π6＋k π，k ∈Z ，又x ∈[－π，π]，解得x ＝－π2，－π6，π2，5π6， 所以x的取值集合为⎩⎨⎧⎭⎬⎫－π2，－π6，π2，5π6. [C 级 创新练]15．(2020·贵阳市适应性考试)已知函数f (x )＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫ωx ＋π4(ω>0)的图象在区间[0，1]上恰有3个最高点，则ω的取值范围为( )A ．⎣⎢⎡⎭⎪⎫19π4，27π4B ．⎣⎢⎡⎭⎪⎫9π2，13π2C ．⎣⎢⎡⎭⎪⎫17π4，25π4D ．[4π，6π)解析：选C.因为x ∈[0，1]，ω>0，所以ωx ＋π4∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4，ω＋π4. 因为f (x )的图象在区间[0，1]上恰有3个最高点，所以4π＋π2≤ω＋π4<6π＋π2，解得17π4≤ω<25π4.16.如图，角α的始边与x 轴的非负半轴重合，终边与单位圆交于点A (x 1，y 1)，角β＝α＋2π3的终边与单位圆交于点B (x 2，y 2)，记f (α)＝y 1－y 2.若角α为锐角，则f (α)的取值范围是________．解析：由题意可知y 1＝sin α，y 2＝sin β＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α＋2π3，所以f (α)＝y 1－y 2＝sin α－sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α＋2π3＝sin α＋12sin α－32cos α＝32sin α－32cos α＝3sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α－π6.又因为α为锐角，即0＜α＜π2，所以－π6＜α－π6＜π3，所以－12＜sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α－π6＜32，则－32＜f (α)＜32，即f (α)的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫－32，32.答案：⎝ ⎛⎭⎪⎫－32，32第4讲 三角函数的图象与性质最新考纲考向预测1.能画出y ＝sin x ，y ＝cos x ，y ＝tan x 的图象，了解三角函数的周期性.2.理解正弦函数、余弦函数在区间[0，2π]上的性质(如单调性、最大值和最小值以及与x 轴的交点等)，理解正切函数在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫－π2，π2内的单调性. 命题趋势以考查三角函数的性质为主，题目涉及单调性、周期性、最值、零点．考查三角函数性质时，常与三角恒等变换结合，加强数形结合思想、函数与方程思想的应用意识．题型既有选择题和填空题，又有解答题，中档难度. 核心素养 直观想象、逻辑推理1．用五点法作正弦函数和余弦函数的简图(1)正弦函数y ＝sin x ，x ∈[0，2π]的图象中，五个关键点是：(0，0)，⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，1，(π，0)，⎝ ⎛⎭⎪⎫32π，－1，(2π，0)．(2)余弦函数y ＝cos x ，x ∈[0，2π]的图象中，五个关键点是：(0，1)，⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，0，(π，－1)，⎝ ⎛⎭⎪⎫3π2，0，(2π，1)．2．正弦、余弦、正切函数的图象与性质 函数y ＝sin xy ＝cos xy ＝tan x图象定义 域 R R {x |x ≠k π＋π2，k ∈Z } 值域[－1，1][－1，1]R周期性2π2ππ奇偶性奇函数偶函数奇函数单调递增区间[－π2＋2kπ，π2＋2kπ]，k∈Z[－π＋2kπ，2kπ]，k∈Z(－π2＋kπ，π2＋kπ)，k∈Z续表函数y＝sin x y＝cos x y＝tan x单调递减区间[π2＋2kπ，3π2＋2kπ]，k∈Z[2kπ，π＋2kπ]，k∈Z无对称性对称中心(kπ，0)，k∈Z⎝⎛⎭⎪⎫kπ＋π2，0，k∈Z⎝⎛⎭⎪⎫kπ2，0，k∈Z 对称轴x＝kπ＋π2，k∈Zx＝kπ，k∈Z无对称轴零点kπ，k∈Z kπ＋π2，k∈Zkπ，k∈Z常用结论1．对称与周期的关系正弦曲线、余弦曲线相邻的两个对称中心、相邻的两条对称轴之间的距离是半个周期，相邻的对称中心与对称轴之间的距离是四分之一个周期；正切曲线相邻两个对称中心之间的距离是半个周期．2．与三角函数的奇偶性相关的结论(1)若y＝A sin(ωx＋φ)为偶函数，则有φ＝kπ＋π2(k∈Z)；若为奇函数，则有φ＝kπ(k∈Z)．(2)若y＝A cos(ωx＋φ)为偶函数，则有φ＝kπ(k∈Z)；若为奇函数，则有φ＝kπ＋π2(k ∈Z )．(3)若y ＝A tan(ωx ＋φ)为奇函数，则有φ＝k π(k ∈Z )． 常见误区1．对于y ＝tan x 不能认为其在定义域上为增函数，而是在每个开区间⎝ ⎛⎭⎪⎫k π－π2，k π＋π2(k ∈Z )内为增函数． 2．求函数y ＝A sin(ωx ＋φ)的单调区间时要注意A 和ω的符号，尽量化成ω＞0的形式，避免出现增减区间的混淆．1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)y ＝cos x 在第一、二象限内是减函数．( ) (2)若y ＝k sin x ＋1，x ∈R ，则y 的最大值是k ＋1.( )(3)若非零实数T 是函数f (x )的周期，则kT (k 是非零整数)也是函数f (x )的周期．( )(4)函数y ＝sin x 图象的对称轴方程为x ＝2k π＋π2(k ∈Z )．( ) (5)函数y ＝tan x 在整个定义域上是增函数．( ) 答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× 2．(易错点)函数y ＝tan 2x 的定义域是( )A.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪x ≠kx ＋π4，k ∈ZB.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪x ≠k π2＋π8，k ∈Z C.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪x ≠k π＋π8，k ∈Z D.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪x ≠k π2＋π4，k ∈Z 解析：选D.由2x ≠k π＋π2，k ∈Z ，得x ≠k π2＋π4，k ∈Z ，所以y ＝tan 2x 的定义域为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x ≠k π2＋π4，k ∈Z . 3．(多选)下列函数中，最小正周期为π的偶函数有( ) A ．y ＝tan xB ．y ＝|sin x |C ．y ＝2cos xD ．y ＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2－2x解析：选BD.对于A 选项，函数y ＝tan x 为奇函数，不符合题意；对于B 选项，函数y ＝|sin x |是最小正周期为π的偶函数，符合题意；对于C 选项，函数y ＝2cos x 的最小正周期为2π，不符合题意；对于D 选项，函数y ＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2－2x ＝cos 2x ，是最小正周期为π的偶函数，符合题意．故选BD.4．函数y ＝cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π4的单调递减区间为________．解析：由y ＝cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π4， 得2k π≤2x －π4≤2k π＋π(k ∈Z )， 解得k π＋π8≤x ≤k π＋5π8(k ∈Z )．所以函数的单调递减区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π＋π8，k π＋5π8(k ∈Z )． 答案：⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π＋π8，k π＋5π8(k ∈Z )5．已知函数f (x )＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π4＋φ是奇函数，当φ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，π2时，φ的值为________．解析：由已知得π4＋φ＝k π(k ∈Z )，所以φ＝k π－π4(k ∈Z )．又因为φ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，π2，所以当k ＝0时，φ＝－π4符合条件．答案：－π4第1课时 三角函数的单调性与最值求三角函数的单调区间(1)函数f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫－2x ＋π3的单调递减区间为________．(2)函数f (x )＝tan(2x ＋π3)的单调递增区间是________．【解析】 (1)f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫－2x ＋π3＝sin ⎣⎢⎡⎦⎥⎤－⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3＝－sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3，由2k π－π2≤2x －π3≤2k π＋π2，k ∈Z ，得k π－π12≤x ≤k π＋5π12，k ∈Z .故所求函数的单调递减区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π－π12，k π＋5π12(k ∈Z )． (2)由k π－π2＜2x ＋π3＜k π＋π2(k ∈Z )，得k π2－5π12＜x ＜k π2＋π12(k ∈Z )，所以函数f (x )＝tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π3的单调递增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫k π2－5π12，k π2＋π12(k ∈Z )．【答案】 (1)⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π－π12，k π＋5π12(k ∈Z ) (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫k π2－5π12，k π2＋π12(k ∈Z ) 【引申探究】1．(变条件、变问法)若本例(1)f (x )变为：f (x )＝－cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫－2x ＋π3，求f (x )的单调递增区间．解：f (x )＝－cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫－2x ＋π3＝－cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3，欲求函数f (x )的单调递增区间， 只需求y ＝cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3的单调递减区间．由2k π≤2x －π3≤2k π＋π，k ∈Z ， 得k π＋π6≤x ≤k π＋2π3，k ∈Z .故函数f (x )的单调递增区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π＋π6，k π＋2π3(k ∈Z )．2．(变条件、变问法)本例(1)f (x )变为：f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3，试讨论f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π4，π4上的单调性．解：令z ＝2x －π3，易知函数y ＝sin z 的单调递增区间是⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2＋2k π，π2＋2k π，k ∈Z .由－π2＋2k π≤2x －π3≤π2＋2k π， 得－π12＋k π≤x ≤5π12＋k π，k ∈Z .设A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π4，π4，B ＝⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |－π12＋k π≤x ≤5π12＋k π，k ∈Z ，易知A ∩B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π12，π4. 所以，当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π4，π4时，f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π12，π4上单调递增，又因为π4－⎝ ⎛⎭⎪⎫－π4＝π2<T ，所以f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π4，－π12上单调递减．求三角函数单调区间的两种方法(1)代换法：就是将比较复杂的三角函数含自变量的代数式整体当作一个角u (或t )，利用复合函数的单调性列不等式求解．(2)图象法：画出三角函数的图象，结合图象求它的单调区间．[提醒] 要注意求函数y ＝A sin(ωx ＋φ)的单调区间时ω的符号，若ω<0，那么一定要先借助诱导公式将ω化为正数．同时切莫漏掉考虑函数自身的定义域．1．函数y ＝|cos x |的一个单调递增区间是( ) A ．[－π2，π2] B ．[0，π] C ．[π，3π2]D ．[3π2，2π]解析：选D.将y ＝cos x 的图象位于x 轴下方的图象关于x 轴对称翻折到x 轴上方，x 轴上方(或x 轴上)的图象不变，即得y ＝|cos x |的图象(如图)．故选D.2．设函数f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3，x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，π，则以下结论正确的是( )A ．函数f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，0上单调递减B ．函数f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上单调递增 C ．函数f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2，5π6上单调递减D ．函数f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤5π6，π上单调递增解析：选C.由x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，0得2x －π3∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－4π3，－π3，所以f (x )先减后增；由x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2得2x －π3∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π3，2π3，所以f (x )先增后减；由x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2，5π6得2x －π3∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤2π3，4π3，所以f (x )单调递减；由x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤5π6，π得2x －π3∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤4π3，5π3，所以f (x )先减后增．三角函数单调性的应用 角度一 利用三角函数的单调性比较大小已知函数f (x )＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π3，设a ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π7，b ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6，c ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3，则a ，b ，c的大小关系是( )A ．a <c <bB ．c <a <bC ．b <a <cD ．b <c <a【解析】 a ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π7＝2sin 10π21，b ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6＝2sin π2＝2，c ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3＝2sin 2π3＝2sinπ3，因为y ＝sin x 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上单调递增，且π3<10π21<π2，所以c <a <b .【答案】 B利用函数的单调性比较大小(1)比较同名三角函数的大小，首先把三角函数转化为同一单调区间上的三角函数，利用单调性，由自变量的大小确定函数值的大小；(2)比较不同名三角函数的大小，应先化成同名三角函数，再进行比较．角度二 利用三角函数的单调性求值域(最值)(1)函数f (x )＝3sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的值域为( ) A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－32，32 B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－32，3 C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－332，332 D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－332，3 (2)函数y ＝sin x －cos x ＋sin x cos x的值域为_________________________________．【解析】 (1)当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2时，2x －π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π6，5π6，sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－12，1， 故3sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－32，3，即此时函数f (x )的值域是⎣⎢⎡⎦⎥⎤－32，3.(2)设t ＝sin x －cos x ，则－2≤t ≤2，t 2＝sin 2x ＋cos 2x －2sin x cos x ，则sin x cos x ＝1－t 22，所以y ＝－t 22＋t ＋12＝－12(t －1)2＋1.当t ＝1时，y max ＝1；当t ＝－2时，y min ＝－12－ 2. 所以函数y 的值域为[－12－2，1]． 【答案】 (1)B (2)[－12－2，1] 【引申探究】1．(变条件)若本例(1)中函数f (x )的解析式变为：f (x )＝3cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6，则f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的值域为________．解析：当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2时，2x －π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π6，5π6，cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－32，1， 故f (x )＝3cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－332，3. 答案：⎣⎢⎡⎦⎥⎤－332，3 2．(变条件)若本例(2)中x ∈[0，π]，则函数f (x )的值域为________． 解析：设t ＝sin x －cos x ，则t ＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x －π4，又x ∈[0，π]，所以t ∈[－1，2]． t 2＝sin 2x ＋cos 2x －2sin x cos x ， 即sin x cos x ＝1－t 22，所以y ＝－t 22＋t ＋12＝－12(t －1)2＋1.当t ＝1时，y max ＝1；当t ＝－1时，y min ＝－1. 所以函数y 的值域为[－1，1]． 答案：[－1，1]三角函数值域的求法(1)利用y ＝sin x 和y ＝cos x 的值域直接求．(2)把所给的三角函数式变换成y ＝A sin(ωx ＋φ)＋b (或y ＝A cos(ωx ＋φ)＋b )的形式求值域．(3)把sin x 或cos x 看作一个整体，将原函数转换成二次函数求值域． (4)利用sin x ±cos x 和sin x cos x 的关系将原函数转换成二次函数求值域．1．下列关系式中正确的是( ) A ．sin 11°＜cos 10°＜sin 168° B ．sin 168°＜sin 11°＜cos 10° C ．sin 11°＜sin 168°＜cos 10° D ．sin 168°＜cos 10°＜sin 11°解析：选C.因为sin 168°＝sin(180°－12°)＝sin 12°，cos 10°＝sin(90°－10°)＝sin 80°，由正弦函数y ＝sin x 在0°≤x ≤90°上是增函数，得sin 11°＜sin 12°＜sin 80°，所以sin 11°＜sin 168°＜cos 10°，故选C.2．已知函数f (x )＝－10sin 2x －10sin x －12，x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，m 的值域为⎣⎢⎡⎦⎥⎤－12，2，则实数m 的取值范围是( )A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π3，0 B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π6，0 C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π3，π6 D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π6，π3 解析：选B.记t ＝sin x ，x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，m ，则函数f (x )可转化为g (t )＝－10t 2－10t－12＝－10⎝ ⎛⎭⎪⎫t ＋122＋2.因为函数的最大值为2，显然此时t ＝－12. 令g (t )＝－12，得t ＝－1或t ＝0，由题意知x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，m ，当x ＝－π2时，t ＝－1，g (－1)＝－12，结合g (t )的图象及函数的值域为⎣⎢⎡⎦⎥⎤－12，2，可得－12≤sin m ≤0，解得－π6≤m ≤0.故选B.根据三角函数的单调性确定参数(一题多解)若函数f (x )＝23sin ωx cos ωx ＋2sin 2ωx ＋cos 2ωx 在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤－3π2，3π2上单调递增，则正数ω的最大值为( ) A.18 B.16 C.14D.13【解析】 方法一：因为f (x )＝23sin ωx cos ωx ＋2sin 2ωx ＋cos 2ωx ＝3sin 2ωx ＋1在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤－3π2，3π2上单调递增，所以⎩⎪⎨⎪⎧－3ωπ≥－π2，3ωπ≤π2.解得ω≤16，所以正数ω的最大值是16.故选B.方法二：易知f (x )＝3sin 2ωx ＋1，可得f (x )的最小正周期T ＝πω，所以⎩⎪⎨⎪⎧－π4ω≤－3π2，π4ω≥3π2，解得ω≤16.所以正数ω的最大值是16.故选B. 【答案】 B已知函数单调性求参数—— 明确一个不同，掌握两种方法(1)明确一个不同．“函数f (x )在区间M 上单调”与“函数f (x )的单调区间为N ”两者的含义不同，显然M 是N 的子集．(2)掌握两种方法．已知函数在区间M 上单调求解参数问题，主要有两种方法：一是利用已知区间与单调区间的子集关系建立参数所满足的关系式求解；二是利用导数，转化为导函数在区间M 上的保号性，由此列不等式求解．1．若f (x )＝cos x －sin x 在[－a ，a ]上是减函数，则a 的最大值是( ) A ．π4 B ．π2 C ．3π4D ．π解析：选A.f (x )＝cos x －sin x ＝－2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x －π4，当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π4，3π4，即x －π4∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，π2时， y ＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x －π4单调递增，则f (x )＝－2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x －π4单调递减．因为函数f (x )在[－a ，a ]上是减函数， 所以[－a ，a ]⊆⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π4，3π4，所以0＜a ≤π4，所以a 的最大值为π4.2．若函数f (x )＝sin ωx (ω＞0)在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π3上单调递增，在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤π3，π2上单调递减，则ω＝________．解析：因为f (x )＝sin ωx (ω＞0)过原点， 所以当0≤ωx ≤π2，即0≤x ≤π2ω时， y ＝sin ωx 是增函数；当π2≤ωx ≤3π2，即π2ω≤x ≤3π2ω时，y ＝sin ωx 是减函数． 由已知得π2ω＝π3，解得ω＝32. 答案：32[A 级 基础练]1．当x ∈[0，2π]，则y ＝tan x ＋－cos x 的定义域为( ) A.⎣⎢⎡⎭⎪⎫0，π2 B.⎝ ⎛⎦⎥⎤π2，π C.⎣⎢⎡⎭⎪⎫π，3π2 D.⎝ ⎛⎦⎥⎤3π2，2π 解析：选C.方法一：由题意得⎩⎪⎨⎪⎧tan x ≥0，－cos x ≥0，x ∈[0，2π]，x ≠k π＋π2，k ∈Z ，所以函数y 的定义域为⎣⎢⎡⎭⎪⎫π，3π2.故选C. 方法二：当x ＝π时，函数有意义，排除A ，D ；当x ＝5π4时，函数有意义，排除B.故选C.2．下列关于函数y ＝4sin x ，x ∈[－π，π]的单调性的叙述，正确的是( ) A ．在[－π，0]上是增函数，在[0，π]上是减函数B ．在⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，π2上是增函数，在⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π，－π2及⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2，π上是减函数C ．在[0，π]上是增函数，在[－π，0]上是减函数D ．在⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2，π及⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π，－π2上是增函数，在⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，π2上是减函数解析：选B.函数y ＝4sin x 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π，－π2和⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2，π上单调递减，在⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，π2上单调递增．故选B.3．(2020·武汉市学习质量检测)已知函数f (x )＝sin 2x ＋sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π3，则f (x )的最小值为( )A.12 B.14 C.34D.22解析：选 A.f (x )＝sin 2x ＋sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π3＝sin 2x ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫12sin x ＋32cos x 2＝54sin 2x ＋34cos 2x ＋32sin x cos x ＝34＋1－cos 2x 4＋34sin 2x ＝1＋12⎝ ⎛⎭⎪⎫32sin 2x －12cos 2x ＝1＋12sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6≥1－12＝12，故选A. 4．(2020·贵阳市第一学期监测考试)已知函数f (x )＝sin(2x ＋φ)，其中φ∈(0，2π)，若f (x )≤f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6对于一切x ∈R 恒成立，则f (x )的单调递增区间是( )A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π，k π＋π2(k ∈Z )B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π－π3，k π＋π6(k ∈Z ) C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π＋π6，k π＋2π3(k ∈Z ) D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π－π2，k π(k ∈Z ) 解析：选B.因为f (x )≤f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6对x ∈R 恒成立，则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6为函数f (x )的最大值，即2×π6＋φ＝2k π＋π2(k ∈Z )，则φ＝2k π＋π6(k ∈Z )，又φ∈(0，2π)，所以φ＝π6，所以f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π6.令2x ＋π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤2k π－π2，2k π＋π2(k ∈Z )，则x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π－π3，k π＋π6(k ∈Z )．故选B.5．(2020·昆明市三诊一模)已知函数f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫ωx －π4(ω>0)，x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2的值域是⎣⎢⎡⎦⎥⎤－22，1，则ω的取值范围是( )A.⎝ ⎛⎦⎥⎤0，32 B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤32，3 C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤3，72 D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤52，72 解析：选B.通解：因为x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2，ω>0，所以ωx －π4∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π4，ωπ2－π4.又当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2时，f (x )∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－22，1，所以π2≤ωπ2－π4≤5π4，解得32≤ω≤3，故选B. 优解：当ω＝2时，f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π4.因为x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2，所以2x －π4∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π4，3π4，所以sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π4∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－22，1，满足题意，故排除A ，C ，D ，选B.6．比较大小：sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫－π18________sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫－π10.解析：因为y ＝sin x 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，0上为增函数且－π18＞－π10>－π2，故sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫－π18＞sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫－π10.答案：＞7．已知函数f (x )＝4sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3，x ∈[－π，0]，则f (x )的单调递增区间是________．解析：由－π2＋2k π≤2x －π3≤π2＋2k π(k ∈Z )， 得－π12＋k π≤x ≤5π12＋k π(k ∈Z )， 又因为x ∈[－π，0]，所以f (x )的单调递增区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π，－7π12和⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π12，0.答案：⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π，－7π12和⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π12，08．若函数f (x )＝2sin ωx (0＜ω＜1)在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π3上的最大值为1，则ω＝________．解析：因为0＜ω＜1，0≤x ≤π3，所以0≤ωx ＜π3，所以f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π3上单调递增，则f (x )max ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3＝2sin ωπ3＝1，即sin ωπ3＝12.又因为0≤ωx ＜π3，所以ωπ3＝π6，解得ω＝12.答案：129．已知函数f (x )＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π4.(1)求f (x )的单调递增区间；(2)当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4，3π4时，求函数f (x )的最大值和最小值．解：(1)令2k π－π2≤2x ＋π4≤2k π＋π2，k ∈Z ， 则k π－3π8≤x ≤k π＋π8，k ∈Z .故f (x )的单调递增区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π－3π8，k π＋π8，k ∈Z .(2)当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4，3π4时，3π4≤2x ＋π4≤7π4，所以－1≤sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x ＋π4≤22，所以－2≤f (x )≤1，所以当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4，3π4时，函数f (x )的最大值为1，最小值为－ 2.10．已知函数f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6.讨论函数f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π12，π2上的单调性并求出其值域．解：令－π2≤2x －π6≤π2，则－π6≤x ≤π3. 令π2≤2x －π6≤32π，则π3≤x ≤5π6. 因为－π12≤x ≤π2，所以函数f (x )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π6在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π12，π3上单调递增，在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤π3，π2上单调递减．当x ＝π3时，f (x )取得最大值为1.因为f ⎝ ⎛⎭⎪⎫－π12＝－32<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝12， 所以当x ＝－π12时，f (x )min ＝－32. 所以f (x )的值域为⎣⎢⎡⎦⎥⎤－32，1.[B 级 综合练]11．(2020·湖北八校第一次联考)若函数f (x )＝sin x ＋3cos x 在区间[a ，b ]上是减函数，且f (a )＝2，f (b )＝－2，则函数g (x )＝cos x －3sin x 在区间[a ，b ]上( )A ．是增函数B ．是减函数C ．可以取得最大值2D ．可以取得最小值－2解析：选 D.f (x )＝sin x ＋3cos x ＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π3，g (x )＝cos x －3sin x ＝2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π3＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π2＋π3.f (x )在区间[a ，b ]上是减函数，且f (a )＝2，f (b )＝－2，不妨令a ＋π3＝π2，b ＋π3＝3π2，则a ＋π2＋π3＝π，b ＋π2＋π3＝2π，故g (x )在[a ，b ]上既不是增函数，也不是减函数，g (x )在[a ，b ]上可以取得最小值－2，故选D.12．(多选)关于函数f (x )＝sin|x |－|cos x |，下列结论正确的是( ) A ．f (x )是偶函数B ．f (x )在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，π上单调递减C ．f (x )的最大值为 2D ．当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫－π4，π4时，f (x )＜0恒成立解析：选ABD.因为f (－x )＝sin|－x |－|cos(－x )|＝sin|x |－|cos x |＝f (x )，所以f (x )为偶函数，故A 正确；当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，π时，f (x )＝sin|x |－|cos x |＝sin x ＋cos x ＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π4，又x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，π，所以令t ＝x ＋π4，则t ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫3π4，5π4，y ＝2sin t 单调递减，所以B 正确；因为f (x )为偶函数，所以求函数f (x )的最大值可只考虑当x ≥0时的情况，又易知当x ≥0时，2π是其一个周期，所以只需研究x ∈[0，2π]时的情况，。
三角函数的单调性与极值
三角函数的单调性与极值三角函数是数学中常见且重要的函数之一，它涵盖了正弦函数、余弦函数和正切函数等多种函数。
在学习三角函数时，我们需要研究它们的单调性和极值，这对我们理解和应用三角函数有着重要的意义。
本文将探讨三角函数的单调性和极值，并分别对正弦函数、余弦函数和正切函数进行讨论。
一、正弦函数的单调性与极值正弦函数是一个周期函数，它的定义域为实数集，值域为闭区间[-1, 1]。
我们可以通过观察正弦函数的图像来研究其单调性和极值。
正弦函数的图像在每个周期内呈现周期性变化，从图像上观察，我们可以得出以下结论：1. 正弦函数在定义域内是振荡函数，没有整体的单调性；2. 在每个周期内，正弦函数先增后减，在0到π的区间上，正弦函数单调递增；3. 在π到2π的区间上，正弦函数单调递减；4. 正弦函数在特定角度处达到极值，即在0、π、2π等处取得最大值1和最小值-1。
综上所述，正弦函数的单调性为在每个周期内先递增后递减，且在特定角度处取得极值。
二、余弦函数的单调性与极值余弦函数也是一个周期函数，它的定义域为实数集，值域为闭区间[-1, 1]。
我们同样可以通过观察余弦函数的图像来研究其单调性和极值。
余弦函数的图像同样呈现周期性变化，在观察图像的基础上，我们可以得出以下结论：1. 余弦函数在定义域内是振荡函数，没有整体的单调性；2. 在每个周期内，余弦函数先减后增，在0到π的区间上，余弦函数单调递减；3. 在π到2π的区间上，余弦函数单调递增；4. 余弦函数在特定角度处达到极值，即在0、π、2π等处取得最大值1和最小值-1。
综上所述，余弦函数的单调性为在每个周期内先递减后递增，且在特定角度处取得极值。
三、正切函数的单调性与极值正切函数是一个奇函数，它的定义域为实数集，值域为整个实数集。
我们同样可以通过观察正切函数的图像来研究其单调性和极值。
正切函数的图像呈现周期性变化，从图像上我们可以得出以下结论：1. 正切函数在定义域内是振荡函数，没有整体的单调性；2. 在每个周期内，正切函数存在无穷多个间断点，因此无法具体判断其单调性；3. 正切函数在特定角度处取得极值。
函数的单调性与极值点的求解
函数的单调性与极值点的求解函数的单调性是指在定义域内，函数值的变化趋势是否具有一致性。
而极值点则是指函数在某一区间内取得最大值或最小值的点。
确定函数的单调性和找出极值点对于理解函数的性质和解决实际问题具有重要意义。
本文将介绍如何判断函数的单调性以及如何求解函数的极值点。
一、函数的单调性判断函数的单调性的方法有两种：用导数和用函数的图像。
1. 用导数判断函数的单调性对于函数y=f(x)，在区间(a,b)上可导，如果在(a,b)上f'(x)>0，则函数在该区间内单调递增；如果f'(x)<0，则函数在该区间内单调递减。
举例：考虑函数y=x^2，在整个实数集上可导。
计算导数f'(x)=2x，可以发现当x>0时，f'(x)>0，函数递增；当x<0时，f'(x)<0，函数递减。
2. 用函数的图像判断函数的单调性根据函数的图像，如果图像从左往右逐渐上升，则函数在该区间内单调递增；如果图像从左往右逐渐下降，则函数在该区间内单调递减。
举例：观察函数y=x^2的图像，可以看到当x>0时，函数的图像从左往右逐渐上升；当x<0时，函数的图像从左往右逐渐下降。
函数的单调性判断对于求解函数的极值点也是有帮助的。
二、极值点的求解函数的极值点包括极大值点和极小值点，可以通过以下步骤求解：1. 求函数的导数对于函数y=f(x)，求它的一阶导数f'(x)。
如果函数存在极值点，那么在该点处导数等于零或者不存在。
2. 求解导数为零的方程根据求导得到的方程f'(x)=0，解方程得到使得导数为零的点，即可能的极值点。
3. 求解导数不存在的点导数不存在的点也可能是极值点，需要检查这些点是否满足极值点的条件。
4. 比较函数值在求解得到的可能的极值点中，比较这些点处的函数值，找出函数在该点处的最大值或最小值，即确定极值点。
举例：考虑函数y=x^3-3x^2+2x，在整个实数集上可导。
函数的单调性、最大(小)值及其几何意义
函数的单调性、最大(小)值及其几何意义一、函数的单调性（一）定义1、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。
(2)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上是减函数。
(3)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y=f(x)的单调区间。
（4）几何意义：1.增函数自左向右图象是上升的2.减函数自左向右图象是下降的2. a>0时，二次函数y=ax2的单调增区间为[0，十∞)。
3. k>0时，y=kx+b在R上是增函数。
1的单调递减区间为(一∞，0)和(0，十∞）4.函数y=x（二）注意点1. 函数的单调区间必须是定义域的子集。
因此讨论函数的单调性时，必须先确定函数的定义域。
2.研究函数的单调性，必须注意无意义的特殊点，如函数f(x)在(一∞，0)和(0，+∞)上都是减函数，但不能说函数f(x)在定义域上是减函数。
（三）解题方法1. 求单调区间的方法: (1)图象法; (2)定义法; (3)利用已知函数的单调性。
2.用单调性的定义证明函数的单调性分四个主要步骤:即“取值—作差变形—定号—判断”这四个步骤。
若f(x)>0,则判断f(x)的单调性可以通过作比的方法去解决，即“取值—作比变形—与1比较—判断”。
二、函数的最大值与最小值及几何意义从图象上看,函数的最大值或最小值是图象最高点或最低点的纵坐标。
一般地，设y=f(x)是定义在[a,b]上的函数，y= f(x)在(a,b) 内有导数，求函数y= f(x)在[a,b]上的最大值与最小值可分为两步进行:1.求y= f(x)在(a,b)内的极值(极大值或极小值) ;2.将y= f(x)的各极值与f(a),f(b)比较，其中最大的一个为最大值，最小的一个为最小值。
函数的单调性与最值
函数的单调性与最值引言：函数在数学中扮演着至关重要的角色，是研究数学问题和解决实际问题的重要工具。
对于一个函数，我们通过研究它的单调性和最值来揭示其内在性质和规律。
本教案将详细介绍函数的单调性和最值的概念、性质以及应用，在此基础上，引导学生深入理解和运用。
一、函数的单调性1. 函数的单调性概念1.1 定义对于定义在区间上的函数f(x)，如果对于x1和x2（x1 < x2）都有f(x1) ≤ f(x2)，则称函数f(x)在区间上是单调递增的；如果对于x1和x2（x1 < x2）都有f(x1) ≥ f(x2)，则称函数f(x)在区间上是单调递减的。
1.2 单调性的判定方法可以通过函数图像、导数和函数的增减表等方法判定函数的单调性。
2. 函数单调性的性质与应用2.1 函数单调递增与导数的关系对区间上的可导函数f(x)，如果f'(x) > 0，则函数在该区间上是单调递增的。
2.2 单调性在数学问题中的应用单调性常常用于函数的极值判定、方程的根的定位等问题，具有重要的实际意义。
二、函数的最值1. 函数的最值概念1.1 定义对于定义在区间上的函数f(x)，如果对于任意x在该区间上，都有f(x) ≤ f(x0)，则称f(x0)为函数f(x)在该区间上的最大值；如果对于任意x在该区间上，都有f(x) ≥ f(x0)，则称f(x0)为函数f(x)在该区间上的最小值。
1.2 最值的存在性与唯一性在闭区间上连续的函数一定有最值，而在开区间上连续的函数可能没有最值。
2. 最值的求解方法2.1 导数法对于可导函数，函数取得最值的点往往对应于导数为0或不存在的点。
2.2 边界法对于在闭区间上连续的函数，最值往往出现在区间的端点处。
3. 最值在实际问题中的应用3.1 优化问题在实际问题中，通过求解函数的最值可以得到问题的最优解，如生产成本的最小化、投资利润的最大化等。
3.2 几何问题在几何问题中，通过求解函数的最值可以确定几何体的最佳位置、最大面积、最短路径等。
高三数学函数的单调性及最值知识点总结
高三数学函数的单调性及最值知识点总结高三数学函数的单调性、最值知识点一单调性的定义：1、对于给定区间D上的函数fx，若对于任意x1，x2∈D，当x1fx2，则称fx是区间D上的减函数。
2、如果函数y=fx在区间上是增函数或减函数，就说函数y=fx在区间D上具有严格的单调性，区间D称为函数fx的单调区间。
如果函数y=fx在区间D上是增函数或减函数，区间D称为函数fx的单调增或减区间3、最值的定义：最大值：一般地，设函数y=fx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fx≤M;②存在x0∈I，使得fx0=M;那么，称M是fx的最大值.最小值：一般地，设函数y=fx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fx≥M;②存在x0∈I，使得fx0=M;那么，称M是fx的最小值判断函数fx在区间D上的单调性的方法：1定义法：其步骤是：①任取x1，x2∈D，且x1②作差fx1-fx2或作商，并变形;③判定fx1-fx2的符号，或比较与1的大小;④根据定义作出结论。
2复合法：利用基本函数的单调性的复合。
3图象法：即观察函数在区间D上部分的图象从左往右看是上升的还是下降的。
高三数学函数的单调性、最值知识点二函数的单词性函数的单调性也叫函数的增减性.函数的单调性是对某个区间而言的，它是一个局部概念.单调性的单词区间若函数y=fx在某个区间是增函数或减函数,则就说函数在这一区间具有严格的单调性,这一区间叫做函数的单调区间.此时也说函数是这一区间上的单调函数。
在单调区间上,增函数的图像是上升的,减函数的图像是下降的。
注:在单调性中有如下性质↑增函数↓减函数↑增函数+↑增函数= ↑增函数↑增函数-↓减函数=↑增函数↓减函数+↓减函数=↓减函数↓减函数-↑增函数=↓减函数用定义证明函数的单词性步骤1取值即取x1，x2是该区间崆的任意两个值且x1<x22作差变形即求fx1-fx2，通过因式分解，配方、有理化等方法3定号即根据给定的区间和x2-x1的符号确定fx1-fx2的符号4判断根据单词性的定义得出结论判断函数fx在区间D上的单调性的方法1定义法：其步骤是：①任取x1，x2∈D，且x1②作差fx1-fx2或作商，并变形;③判定fx1-fx2的符号，或比较与1的大小;④根据定义作出结论。
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函数的单调性与导数1．结合实例，直观探索并掌握函数的单调性与导数的关系．2．能利用导数研究函数的单调性，并能够利用单调性证明一些简单的不等式．3．会求函数的单调区间(其中多项式函数一般不超过三次)．1．一般地，在区间(a，b)2．一般地，在区间(a，b)[情境导学]以前，我们用定义来判断函数的单调性，在假设x1<x2的前提下，比较f(x1)与f(x2)的大小．但在函数y＝f(x)比较复杂的情况下，比较f(x1)与f(x2)的大小并不很容易．如果利用导数来判断函数的单调性就比较简单．本节我们就来研究这个问题．探究点一函数的单调性与导函数正负的关系思考1观察高台跳水运动员的高度h随时间t变化的函数h(t)＝－4.9t2＋6.5t＋10的图象，及运动员的速度v随时间t变化的函数v(t)＝h′(t)＝－9.8t＋6.5的图象，思考运动员从起跳到最高点，从最高点到入水的运动状态有什么区别．答(1)从起跳到最高点，h随t的增加而增加，即h(t)是增函数，h′(t)>0；(2)从最高点到入水，h随t的增加而减小，即h(t)是减函数，h′(t)<0.思考2观察下面四个函数的图象，回答函数的单调性与其导函数的正负有何关系？答(1)在区间(－∞，＋∞)内，y′＝1>0，y是增函数；(2)在区间(－∞，0)内，y′＝2x<0，y是减函数；在区间(0，＋∞)内，y′＝2x>0，y是增函数；(3)在区间(－∞，＋∞)内，y′＝3x2≥0，y是增函数；(4)在区间(－∞，0)，(0，＋∞)内，y′＝－1x2<0，y是减函数．小结一般地，函数的单调性与其导函数的正负有如下关系：在某个区间(a，b)内，如果f′(x)>0，那么函数y＝f(x)在这个区间内单调递增；如果f′(x)<0，那么函数y＝f(x)在这个区间内单调递减．思考3若函数f(x)在区间(a，b)内单调递增，那么f′(x)一定大于零吗？答不一定．由思考2中(3)知f′(x)≥0恒成立．思考4(1)如果一个函数具有相同单调性的单调区间不止一个，那么如何表示这些区间？试写出思考2中(4)的单调区间．(2)函数的单调区间与其定义域满足什么关系？答(1)不能用“∪”连接，只能用“，”或“和”字隔开．思考2中(4)的单调递减区间为(－∞，0)，(0，＋∞)．(2)函数的单调性是对函数定义域内的某个子区间而言的，故单调区间是定义域的子集．例1已知导函数f′(x)的下列信息：当1<x<4时，f′(x)>0；当x>4，或x<1时，f′(x)<0；当x＝4，或x＝1时，f′(x)＝0.试画出函数f(x)图象的大致形状．反思与感悟本题具有一定的开放性，图象不唯一，只要能抓住问题的本质，即在相应区间上的单调性符合题意就可以了．跟踪训练1函数y＝f(x)的图象如图所示，试画出导函数f′(x)图象的大致形状．注：图象形状不唯一．例2求下列函数的单调区间：(1) f(x)＝2x3＋3x2－36x＋1；(2) f(x)＝sin x－x(0<x<π)；(3) f(x)＝3x2－2ln x；(4) f(x)＝3tx－x3反思与感悟求函数的单调区间的具体步骤是(1)优先确定f(x)的定义域；(2)计算导数f′(x)；(3)解f′(x)>0和f′(x)<0；(4)定义域内满足f′(x)>0的区间为增区间，定义域内满足f′(x)<0的区间为减区间．跟踪训练2求下列函数的单调区间：(1)f(x)＝x2－ln x；(2)f(x)＝x3－x2－x.探究点二函数的变化快慢与导数的关系思考我们知道导数的符号反映函数y＝f(x)的增减情况，怎样反映函数y＝f(x)增减的快慢呢？能否从导数的角度解释变化的快慢呢？答一般地，如果一个函数在某一范围内导数的绝对值较大，那么函数在这个范围内变化得快，这时，函数的图象就比较“陡峭”(向上或向下)；反之，函数的图象就“平缓”一些．如图所示，函数y＝f(x)在(0，b)或(a，0)内的图象“陡峭”，在(b，＋∞)或(－∞，a)内的图象“平缓”．例3如图，水以恒速(即单位时间内注入水的体积相同)注入下面四种底面积相同的容器中，请分别找出与各容器对应的水的高度h与时间t的函数关系图象．反思与感悟通过函数图象，不仅可以看出函数的增减，还可以看出函数增减的快慢．从导数的角度研究了函数的单调性及增减快慢后，我们就能根据函数图象大致画出导函数的图象，反之也可行．跟踪训练3已知f′(x)是f(x)的导函数，f′(x)的图象如图所示，则f(x)的图象只可能是()1．函数f(x)＝x＋ln x在(0，6)上是()A．单调增函数B．单调减函数C ．在)1,0(e 上是减函数，在)6,1(e 上是增函数D ．在)1,0(e 上是增函数，在)6,1(e上是减函数2．f ′(x )是函数y ＝f (x )的导函数，若y ＝f ′(x )的图象如图所示，则函数y ＝f (x )的图象可能是( )3．函数f (x )＝ln(x 2－x －2)的单调递减区间为________．4．(1)函数y ＝x 2－4x ＋a 的单调递增区间为________，单调递减区间为________． (2)函数y ＝x 3－x 的单调递增区间为______，单调递减区间为________．[呈重点、现规律]1．导数的符号反映了函数在某个区间上的单调性，导数绝对值的大小反映了函数在某个区间或某点附近变化的快慢程度．2．利用导数求函数f (x )的单调区间的一般步骤为： (1)确定函数f (x )的定义域； (2)求导数f ′(x )；(3)在函数f (x )的定义域内解不等式f ′(x )>0和f ′(x )<0； (4)根据(3)的结果确定函数f (x )的单调区间.一、基础过关1．命题甲：对任意x ∈(a ，b )，有f ′(x )>0；命题乙：f (x )在(a ，b )内是单调递增的．则甲是乙的( )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2．函数y ＝12x 2－ln x 的单调递减区间是( )． A ．(0,1) B ．(0,1)∪(－∞，－1) C ．(－∞，1) D ．(－∞，＋∞)3．函数f (x )＝x 3＋ax 2＋bx ＋c ，其中a ，b ，c 为实数，当a 2－3b <0时，f (x )是( ) A ．增函数 B ．减函数C ．常数D ．既不是增函数也不是减函数 4．下列函数中，在(0，＋∞)内为增函数的是( ) A ．y ＝sin x B ．y ＝x e 2 C ．y ＝x 3－x D ．y ＝ln x －x5．函数y ＝f (x )在其定义域)3,23(-内可导，其图象如图所示，记y ＝f (x )的导函数为y ＝f ′(x )，则不等式f′(x)≤0的解集为________．6．若三次函数f(x)＝ax3＋x在区间(－∞，＋∞)内是增函数，则a的取值范围是________．7．已知函数y＝f(x)的导函数f′(x)的图象如图所示，试画出函数y＝f(x)的大致图象．二、能力提升8．如果函数f(x)的图象如图，那么导函数y＝f′(x)的图象可能是()9．设f(x)，g(x)在[a，b]上可导，且f′(x)>g′(x)，则当a<x<b时，有()A．f(x)>g(x)B．f(x)<g(x)C．f(x)＋g(a)>g(x)＋f(a)D．f(x)＋g(b)>g(x)＋f(b)10．若函数f(x)＝x2＋ax＋1x在(12，＋∞)是增函数，则a的取值范围是()A．[－1，0] B．[－1，＋∞) C．[0，3] D．[3，＋∞) 11．求下列函数的单调区间：(1)y＝x－ln x；(2)y＝ln(2x＋3)＋x2.12．已知函数f(x)＝x3＋bx2＋cx＋d的图象经过点P(0，2)，且在点M(－1，f(－1))处的切线方程为6x－y＋7＝0.(1)求函数y＝f(x)的解析式；(2)求函数y＝f(x)的单调区间．三、探究与拓展13．已知函数f(x)＝mx3＋nx2 (m、n R，m≠0)，函数y＝f(x)的图象在点(2，f(2))处的切线与x轴平行．(1)用关于m的代数式表示n；(2)求函数f(x)的单调增区间．函数的极值与导数1．了解函数极值的概念，会从几何方面直观理解函数的极值与导数的关系，并会灵活应用．2．掌握函数极值的判定及求法．3．掌握函数在某一点取得极值的条件．1．极值点与极值(1)极小值点与极小值如图，函数y＝f(x)在点x＝a的函数值f(a)比它在点x＝a附近其他点的函数值都小，f′(a)＝0；而且在点x＝a附近的左侧f′(x)＜0，右侧f′(x)＞0，则把点a叫做函数y＝f(x)的极小值点，f(a)叫做函数y＝f(x)的极小值．(2)极大值点与极大值如图，函数y＝f(x)在点x＝b的函数值f(b)比它在点x＝b附近其他点的函数值都大，f′(b)＝0；而且在点x＝b的左侧f′(x)＞0，右侧f′(x)＜0，则把点b叫做函数y＝f(x)的极大值点，f(b)叫做函数y＝f(x)的极大值．(3)极大值点、极小值点统称为极值点，极大值和极小值统称为极值．2．求函数y＝f(x)的极值的方法解方程f′(x)＝0，当f′(x0)＝0时：(1)如果在x0附近的左侧f′(x)＞0，右侧f′(x)＜0，那么f(x0)是极大值．(2)如果在x0附近的左侧f′(x)＜0，右侧f′(x)＞0，那么f(x0)是极小值．[情境导学]在必修1中，我们研究了函数在定义域内的最大值与最小值问题．但函数在定义域内某一点附近，也存在着哪一点的函数值大，哪一点的函数值小的问题，如何利用导数的知识来判断函数在某点附近函数值的大小问题？又如何求出这些值？这就是本节我们要研究的主要内容．探究点一函数的极值与导数的关系思考1如图观察，函数y＝f(x)在d、e、f、g、h、i等点处的函数值与这些点附近的函数值有什么关系？y＝f(x)在这些点处的导数值是多少？在这些点附近，y＝f(x)的导数的符号有什么规律？答以d、e两点为例，函数y＝f(x)在点x＝d处的函数值f(d)比它在点x＝d附近其他点的函数值都小，f′(d)＝0；在x＝d的附近的左侧f′(x)<0，右侧f′(x)＞0.类似地，函数y＝f(x)在点x ＝e处的函数值f(e)比它在x＝e附近其他点的函数值都大，f′(e)＝0；在x＝e附近的左侧f′(x)>0，右侧f′(x)<0.结论思考1中点d叫做函数y＝f(x)的极小值点，f(d)叫做函数y＝f(x)的极小值；点e叫做函数y＝f(x)的极大值点，f(e)叫做函数y＝f(x)的极大值．极大值点、极小值点统称为极值点，极大值和极小值统称为极值．思考2函数的极大值一定大于极小值吗？在区间内可导函数的极大值和极小值是唯一的吗？答函数的极大值与极小值并无确定的大小关系，一个函数的极大值未必大于极小值；在区间内可导函数的极大值或极小值可以不止一个．思考3若某点处的导数值为零，那么，此点一定是极值点吗？举例说明．答可导函数的极值点处导数为零，但导数值为零的点不一定是极值点．可导函数f(x)在x0处取得极值的充要条件是f′(x0)＝0且在x0两侧f′(x)的符号不同．例如，函数f(x)＝x3可导，且在x＝0处满足f′(0)＝0，但由于当x<0和x>0时均有f′(x)>0，所以x＝0不是函数f(x)＝x3的极值点．思考4函数f(x)的定义域为开区间(a，b)，导函数f′(x)在(a，b)内的图象如图所示，则函数f(x)在开区间(a，b)内有________个极小值点．答案 1解析由图可知，在区间(a，x1)，(x2,0)，(0，x3)内f′(x)>0；在区间(x1，x2)，(x3，b)内f′(x)<0.即f(x)在(a，x1)内单调递增，在(x1，x2)内单调递减，在(x2，x3)内单调递增，在(x3，b)内单调递减．所以，函数f(x)在开区间(a，b)内只有一个极小值点，极小值点为x＝x2.故填1.例1求函数f(x)＝13x3－4x＋4的极值．反思与感悟求可导函数f(x)的极值的步骤：(1)确定函数的定义区间，求导数f′(x)；(2)求方程f′(x)＝0的根；(3)用函数的导数为0的点，顺次将函数的定义区间分成若干个小开区间，并列成表格．检测f′(x)在方程根左右两侧的值的符号，如果左正右负，那么f(x)在这个根处取得极大值；如果左负右正，那么f(x)在这个根处取得极小值；如果左右不改变符号，那么f(x)在这个根处无极值．跟踪训练1求函数f(x)＝3x＋3ln x的极值．探究点二利用函数极值确定参数的值思考已知函数的极值，如何确定函数解析式中的参数？答解这类问题，通常是利用函数的导数在极值点处的取值等于零来建立关于参数的方程，从而求出参数的值．需注意的是，可导函数在某点处的导数值等于零只是函数在该点处取得极值的必要条件，所以必须对求出的参数值进行检验，看是否符合函数取得极值的条件．例2已知f(x)＝x3＋3ax2＋bx＋a2在x＝－1时有极值0，求常数a，b的值．反思与感悟(1)利用函数的极值确定参数的值，常根据极值点处导数为0和极值两个条件列方程组，利用待定系数法求解．(2)因为“导数值等于零”不是“此点为极值点”的充要条件，所以利用待定系数法求解后，必须验证根的合理性．跟踪训练2设x＝1与x＝2是函数f(x)＝a ln x＋bx2＋x的两个极值点．(1)试确定常数a和b的值；(2)判断x＝1，x＝2是函数f(x)的极大值点还是极小值点，并说明理由．探究点三函数极值的综合应用例3设函数f(x)＝x3－6x＋5，x R.(1)求函数f(x)的单调区间和极值；(2)若关于x的方程f(x)＝a有三个不同的实根，求实数a的取值范围．反思与感悟用求导的方法确定方程根的个数，是一种很有效的方法．它通过函数的变化情况，运用数形结合思想来确定函数图象与x轴的交点个数，从而判断方程根的个数．跟踪训练3若函数f(x)＝2x3－6x＋k在R上只有一个零点，求常数k的取值范围．1．“函数y＝f(x)在一点的导数值为0”是“函数y＝f(x)在这点取得极值”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2.函数f(x)的定义域为R，导函数f′(x)的图象如图所示，则函数f(x)()A．无极大值点，有四个极小值点B．有三个极大值点，两个极小值点C．有两个极大值点，两个极小值点D．有四个极大值点，无极小值点3．已知f(x)＝x3＋ax2＋(a＋6)x＋1有极大值和极小值，则a的取值范围为()A．－1<a<2 B．－3<a<6C．a<－1或a>2 D．a<－3或a>64．设a∈R，若函数y＝e x＋ax，x∈R有大于零的极值点，则a的取值范围为________．5．直线y＝a与函数y＝x3－3x的图象有三个相异的交点，则a的取值范围是________．[呈重点、现规律]1．在极值的定义中，取得极值的点称为极值点，极值点指的是自变量的值，极值指的是函数值．2．函数的极值是函数的局部性质．可导函数f(x)在点x＝x0处取得极值的充要条件是f′(x0)＝0且在x＝x0两侧f′(x)符号相反．3．利用函数的极值可以确定参数的值，解决一些方程的解和图象的交点问题．一、基础过关1.函数y＝f(x)的定义域为(a，b)，y＝f′(x)的图象如图，则函数y＝f(x)在开区间(a，b)内取得极小值的点有()A．1个B．2个C．3个D．4个2．下列关于函数的极值的说法正确的是()A．导数值为0的点一定是函数的极值点B．函数的极小值一定小于它的极大值C．函数在定义域内有一个极大值和一个极小值D．若f(x)在(a，b)内有极值，那么f(x)在(a，b)内不是单调函数3．若a>0，b>0，且函数f(x)＝4x3－ax2－2bx＋2在x＝1处有极值，则ab的最大值等于() A．2 B．3 C．6 D．94．函数y＝x3－3x2－9x(－2<x<2)有()A．极大值5，极小值－27B．极大值5，极小值－11C．极大值5，无极小值D．极小值－27，无极大值5．已知函数f(x)，x∈R，且在x＝1处，f(x)存在极小值，则()A．当x∈(－∞，1)时，f′(x)>0；当x∈(1，＋∞)时，f′(x)<0B．当x∈(－∞，1)时，f′(x)>0；当x∈(1，＋∞)时，f′(x)>0C．当x∈(－∞，1)时，f′(x)<0；当x∈(1，＋∞)时，f′(x)>0D．当x∈(－∞，1)时，f′(x)<0；当x∈(1，＋∞)时，f′(x)<06．若函数y＝x3－3ax＋a在(1，2)内有极小值，则实数a的取值范围是() A．1<a<2 B．1<a<4 C．2<a<4 D．a>4或a<1二、能力提升7．若函数f(x)＝x2＋ax＋1在x＝1处取得极值，则a＝________.8．设函数f(x)的定义域为R，x0(x0≠0)是f(x)的极大值点，以下结论一定正确的是() A．∀x∈R，f(x)≤f(x0) B．－x0是f(－x)的极小值点C．－x0是－f(x)的极小值点D．－x0是－f(－x)的极小值点9．函数f(x)＝x3＋3ax2＋3(a＋2)x＋3既有极大值又有极小值，则实数a的取值范围是________．10．求下列函数的极值：(1)f(x)＝x3－22(x－1)2；(2)f(x)＝x2e－x.11．已知f(x)＝x3＋12mx2－2m2x－4(m为常数，且m>0)有极大值－52，求m的值．12．设a为实数，函数f(x)＝x3－x2－x＋a.(1)求f(x)的极值；(2)当a在什么范围内取值时，曲线y＝f(x)与x轴仅有一个交点？三、探究与拓展13．已知函数f(x)＝e x－ln(x＋m)．(1)设x＝0是f(x)的极值点，求m，并讨论f(x)的单调性；(2)当m≤2时，证明f(x)>0.函数的最大(小)值与导数1．理解函数最值的概念，了解其与函数极值的区别与联系．2．会求某闭区间上函数的最值．1．函数f(x)在闭区间[a，b]上的最值函数f(x)在闭区间[a，b]上的图象是一条连续不断的曲线，则该函数在[a，b]上一定能够取得最大值与最小值，函数的最值必在端点处或极值点处取得．2．求函数y＝f(x)在[a，b]上的最大值与最小值的步骤：(1)求函数y＝f(x)在(a，b)内的极值；(2)将函数y＝f(x)的各极值与端点处的函数值f(a)，f(b)比较，其中最大的一个是最大值，最小的一个是最小值．3．在开区间(a，b)内连续的函数不一定有最大值与最小值；若函数f(x)在开区间I上只有一个极值，且是极大(小)值，则这个极大(小)值就是函数f(x)在区间I上的最大(小)值．4．极值与最值的意义：(1)最值是在区间[a，b]上的函数值相比较最大(小)的值；(2)极值是在区间[a，b]上的某一个数值x0附近相比较最大(小)的值．[情境导学]极值反映的是函数在某一点附近的局部性质，而不是函数在整个定义域内的性质，但是我们往往更关心函数在某个区间上哪个值最大，哪个值最小？函数的极值与最值有怎样的关系？这就是本节我们要研究的问题．探究点一求函数的最值思考1如图，观察区间[a，b]上函数y＝f(x)的图象，你能找出它的极大值、极小值吗？答f(x1)，f(x3)，f(x5)是函数y＝f(x)的极小值；f(x2)，f(x4)，f(x6)是函数y＝f(x)的极大值．思考2观察思考1的函数y＝f(x)，你能找出函数f(x)在区间[a，b]上的最大值、最小值吗？若将区间改为(a，b)，f(x)在(a，b)上还有最值吗？由此你得到什么结论？答函数y＝f(x)在区间[a，b]上的最大值是f(a)，最小值是f(x3)．若区间改为(a，b)，则f(x)有最小值f(x3)，无最大值．小结一般地，如果在区间[a，b]上函数y＝f(x)的图象是一条连续不断的曲线，那么它必有最大值和最小值，且最值必在端点处或极值点处取得．思考3函数的极值和最值有什么区别和联系？答函数的最大值、最小值是比较整个定义区间的函数值得出的，函数的极值是比较极值点附近的函数值得出的，函数的极值可以有多个，但最值只能有一个；极值只能在区间内取得，最值则可以在端点处取得；有极值的未必有最值，有最值的未必有极值；极值有可能成为最值，最值只要不在端点处取得必定是极值，所以在开区间(a，b)上若存在最值，则必是极值．小结求一个函数在闭区间上的最值步骤：1．求导，确定函数在闭区间上的极值点．2．求出函数的各个极值和端点处的函数值．3．比较大小，确定结论．例1求下列函数的最值：(1)f(x)＝2x3－12x，x∈[－2，3]；(2)f(x)＝12x＋sin x，x∈[0，2π]．反思与感悟(1)求函数的最值，显然求极值是关键的一环．但仅仅是求最值，可用下面简化的方法求得．①求出导数为零的点．②比较这些点与端点处函数值的大小，就可求出函数的最大值和最小值．(2)若函数在闭区间[a，b]上连续且单调，则最大、最小值在端点处取得．跟踪训练1求下列函数的最值：(1)f(x)＝13x3－4x＋4，x∈[0，3]；(2)f(x)＝e x(3－x2)，x∈[2，5]．探究点二含参数的函数的最值问题例2已知a是实数，函数f(x)＝x2(x－a)．(1)若f′(1)＝3，求a的值及曲线y＝f(x)在点(1，f(1))处的切线方程．(2)求f(x)在区间[0，2]上的最大值．反思与感悟由于参数的取值不同会导致函数在所给区间上的单调性的变化，从而导致最值的变化．所以解决这类问题常需要分类讨论，并结合不等式的知识进行求解．跟踪训练2在本例中，区间[0，2]改为[－1，0]结果如何？探究点三函数最值的应用思考函数最值和“恒成立”问题有什么联系？答解决“恒成立”问题，可将问题转化为函数的最值问题．如f(x)>0恒成立，只要f(x)的最小值大于0即可．如f(x)<0恒成立，只要f(x)的最大值小于0即可．以上两种情况特别要小心临界值的取舍，对含参不等式的恒成立问题，求参数范围时，可先分离参数．例3设函数f(x)＝2x3－9x2＋12x＋8c，(1)若对任意的x ∈[0，3]，都有f (x )<c 2成立，求c 的取值范围． (2)若对任意的x ∈(0，3)，都有f (x )<c 2成立，求c 的取值范围．反思与感悟(1)“恒成立”问题向最值问题转化是一种常见的题型，对于不能分离参数的恒成立问题，直接求含参函数的最值即可．(2)此类问题特别要小心“最值能否取得到”和“不等式中是否含等号”的情况，以此来确定参数的范围能否取得“＝”． 跟踪训练3设函数f (x )＝tx 2＋2t 2x ＋t －1(x ∈R ，t ＞0)． (1)求f (x )的最小值h (t )；(2)若h (t )＜－2t ＋m 对t ∈(0，2)恒成立，求实数m 的取值范围．1．函数y ＝f (x )在[a ，b ]上( ) A ．极大值一定比极小值大 B ．极大值一定是最大值 C ．最大值一定是极大值 D ．最大值一定大于极小值2．函数f (x )＝x 3－3x (|x |<1)( ) A ．有最大值，但无最小值 B ．有最大值，也有最小值 C ．无最大值，但有最小值 D ．既无最大值，也无最小值3．函数y ＝x －sin x ，x ∈],2[ππ的最大值是( )A ．π－1B ．π2－1 C ．π D ．π＋14．函数f (x )＝x 3－3x 2－9x ＋k 在区间[－4，4]上的最大值为10，则其最小值为________．[呈重点、现规律]1．求函数在闭区间上的最值，只需比较极值和端点处的函数值即可；函数在一个开区间内只有一个极值，这个极值就是最值．2．求含参数的函数最值，可分类讨论求解．3．“恒成立”问题可转化为函数最值问题．一、基础过关1．函数f (x )＝－x 2＋4x ＋7，在x ∈[3，5]上的最大值和最小值分别是( ) A ．f (2)，f (3) B ．f (3)，f (5) C ．f (2)，f (5) D ．f (5)，f (3)2．函数y ＝x e －x，x ∈[0，4]的最大值是( )A ．0B ．1eC ．4e 4D ．2e 23．函数y ＝ln xx 的最大值为( )A ．e －1B ．eC ．e 2 D.1034．函数y ＝4xx 2＋1在定义域内( )A ．有最大值2，无最小值B ．无最大值，有最小值－2C ．有最大值2，最小值－2D ．无最值5．已知函数y ＝－x 2－2x ＋3在区间[a ，2]上的最大值为154，则a 等于( )A ．－32B ．12C ．－12D ．12或－326．函数y ＝x ＋2cos x 在区间]2,0[π上的最大值是______．7．已知f (x )＝－x 2＋mx ＋1在区间[－2，－1]上的最大值就是函数f (x )的极大值，则m 的取值范围是________．二、能力提升8．设直线x ＝t 与函数f (x )＝x 2，g (x )＝ln x 的图象分别交于点M ，N ，则当|MN |达到最小时t 的值为( )A ．1B ．12C ．52D ．229．已知函数f (x )＝e x －2x ＋a 有零点，则a 的取值范围是________．10．已知函数f (x )＝2x 3－6x 2＋a 在[－2，2]上有最小值－37，求a 的值及f (x )在[－2，2]上的最大值．11．已知函数f(x)＝x3－ax2＋bx＋c(a，b，c∈R)．(1)若函数f(x)在x＝－1和x＝3处取得极值，试求a，b的值；(2)在(1)的条件下，当x∈[－2，6]时，f(x)<2|c|恒成立，求c的取值范围．12．已知函数f(x)＝－x3＋3x2＋9x＋a.(1)求f(x)的单调递减区间；(2)若f(x)在区间[－2，2]上的最大值为20，求它在该区间上的最小值．三、探究与拓展13．已知函数f(x)＝x2＋ax＋b，g(x)＝e x(cx＋d)，若曲线y＝f(x)和曲线y＝g(x)都过点P(0,2)，且在点P处有相同的切线y＝4x＋2.(1)求a，b，c，d的值；(2)若x≥－2时，f(x)≤kg(x)，求k的取值范围．习题课 导数的应用1、会利用导数讨论函数的单调性、极值、最值(多项式次数不超过3次)．1．若函数y ＝x 2－2bx ＋6在(2，8)内是增函数，则( ) A ．b ≤2 B ．b <2 C ．b ≥2 D ．b >22．已知y ＝a sin x ＋13sin 3x 在x ＝π3处有极值，则( ) A ．a ＝－2 B ．a ＝2C ．a ＝233 D ．a ＝03．设函数g (x )＝x (x 2－1)，则g (x )在区间[0，1]上的最小值为( )A ．－1B ．0C ．－239D ．33 4．设函数f (x )在定义域内可导，y ＝f (x )的图象如图所示，则导函数y ＝f ′(x )的图象可能为( )5．若f (x )在(a ，b )内存在导数，则“f ′(x )<0”是“f (x )在(a ，b )内单调递减”的________条件．题型一 函数与其导函数之间的关系例1 对正整数n ，设曲线y ＝x n (1－x )在x ＝2处的切线与y 轴交点的纵坐标为a n ，则数列{a n n ＋1}的前n 项和的公式是________． 反思与感悟找切点，求斜率是求切线方程的关键． 跟踪训练1如图，曲线y ＝f (x )上任一点P 的切线PQ 交x 轴于Q ，过P 作PT 垂直于x轴于T ，若△PTQ 的面积为12，则y 与y ′的关系满足( ) A ．y ＝y ′ B ．y ＝－y ′C．y＝y′2 D．y2＝y′题型二利用导数研究函数的单调性、极值、最值例2已知函数f(x)＝ax3＋(a－1)x2＋48(a－2)x＋b的图象关于原点成中心对称．(1)求a，b的值；(2)求f(x)的单调区间及极值；(3)当x [1，5]时，求函数的最值．小结(1)讨论函数的单调性首先要求出函数的定义域，在定义域内解f′(x)>0得增区间，解f′(x)<0得减区间．(2)求极值时一般需确定f′(x)＝0的点和单调性，对于常见连续函数，先确定单调性即可得极值点，当连续函数的极值点只有一个时，相应的极值点必为函数的最值点．(3)求闭区间上可导函数的最值时，对函数极值是极大值还是极小值可不再作判断，只需要直接与端点的函数值比较即可获得．跟踪训练2已知函数y＝ax3＋bx2，当x＝1时，有极大值3.(1)求a，b的值；(2)求函数的极小值；(3)求函数在[－1，1]的最值．题型三 导数的综合应用例3 已知函数f (x )＝x 3－ax －1.(1)若f (x )在实数集R 上单调递增，求a 的取值范围；(2)是否存在实数a ，使f (x )在(－1，1)上单调递减，若存在，求出a 的取值范围，若不存在，请说明理由．反思与感悟在已知函数f (x )是增函数(或减函数)求参数的取值范围时，应令f ′(x )≥0(或f ′(x )≤0)恒成立，解出参数的取值范围(一般可用不等式恒成立来求解)，然后检验参数的取值能否使f ′(x )恒等于0，若不能恒等于0，则参数的这个值应舍去；若f ′(x )能恒等于0，则由f ′(x )≥0(或f ′(x )≤0)恒成立解出的参数的取值范围来确定．跟踪训练3(1)若函数f (x )＝4x 3－ax ＋3的单调递减区间是]21,21[-，则实数a 的值是多少？ (2)若函数f (x )＝4x 3－ax ＋3在]21,21[-上是单调函数，则实数a 的取值范围为多少？1．若函数y ＝x 3＋x 2＋mx ＋1是R 上的单调函数，则实数m 的取值范围是( )A ．),31(+∞B ．)31,(-∞ C ．),31[+∞ D ．]31,(-∞ 2．设f ′(x )是函数f (x )的导函数，将y ＝f (x )和y ＝f ′(x )的图象画在同一个直角坐标系中，不可能正确的是( )3．设f (x )、g (x )是定义在R 上的恒大于0的可导函数，且f ′(x )g (x )－f (x )g ′(x )<0，则当a <x <b时有( )A ．f (x )g (x )>f (b )g (b )B ．f (x )g (a )>f (a )g (x )C ．f (x )g (b )>f (b )g (x )D ．f (x )g (x )>f (a )g (a )4．函数f (x )＝x 3－12x 2－2x ＋5，若对于任意x ∈[－1，2]，都有f (x )<m ，则实数m 的取值范围是________．[呈重点、现规律]导数作为一种重要的工具，在研究函数中具有重要的作用，例如函数的单调性、极值与最值等问题，都可以通过导数得以解决．不但如此，利用导数研究得到函数的性质后，还可以进一步研究方程、不等式等诸多代数问题，所以一定要熟练掌握利用导数来研究函数的各种方法．一、基础过关1．函数f (x )＝x cos x 的导函数f ′(x )在区间[－π，π]上的图象大致是( )2．函数y ＝x cos x －sin x 在下面哪个区间内是增函数( )A ．)23,2(ππ B ．(π，2π) C ．)25,23(ππ D ．(2π，3π) 3．已知函数f (x )＝x ＋ln x ，则有( )A ．f (2)<f (e)<f (3)B ．f (e)<f (2)<f (3)C ．f (3)<f (e)<f (2)D ．f (e)<f (3)<f (2)4．函数y ＝f (x )的图象如下图所示，则导函数y ＝f ′(x )的图象可能是( )5．已知a >0，函数f (x )＝x 3－ax 在[1，＋∞)上单调递增，则a 的最大值为________．6．若函数y ＝x 3＋32x 2＋m 在[－2，1]上的最大值为92，则m ＝________.二、能力提升7．已知函数f (x )、g (x )均为[a ，b ]上的可导函数，在[a ，b ]上连续且f ′(x )<g ′(x )，则f (x )－g (x )的最大值为( )A ．f (a )－g (a )B ．f (b )－g (b )C ．f (a )－g (b )D ．f (b )－g (a )8．已知对任意实数x ，有f (－x )＝－f (x )，g (－x )＝g (x )，且当x >0时，有f ′(x )>0，g ′(x )>0，则当x <0时，有( )A ．f ′(x )>0，g ′(x )>0B ．f ′(x )>0，g ′(x )<0C ．f ′(x )<0，g ′(x )>0D ．f ′(x )<0，g ′(x )<09．已知函数f (x )＝x 3－32ax 2＋b (a ，b 为实数，且a >1)在区间[－1，1]上的最大值为1，最小值为－2，则f (x )的解析式为________．10．已知函数f (x )＝x 3－ax 2＋3x ＋6，若x ＝3是f (x )的一个极值点，求f (x )在[0，a ]上的最值．11．设函数f(x)＝x＋ax2＋b ln x，曲线y＝f(x)过P(1，0)，且在P点处的切线斜率为2.(1)求a，b的值；(2)证明：f(x)≤2x－2.三、探究与拓展12．已知a∈R，函数f(x)＝(－x2＋ax)e x(x∈R)．(1)当a＝2时，求函数f(x)的单调区间；(2)若函数f(x)在(－1，1)上单调递增，求a的取值范围．。