函数单调性和最大(最小值)
函数的单调性与最大(小)值
2.()下列函数中,既是偶函数又在区间(0,+∞)上单调递减的是()
A.y=B.y=e-xC.y=-x2+1D.y=lg|x|
3.()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x1+x2>0,则f(x1)+f(x2)的值()
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.
8. ()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=_________.
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)=-.
(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.
()f(x)的定义域为(0,
+∞),且对一切x>0,y>0都有f=f(x)-f(y),当x>1时,有f(x)>0.
<0⇔f(x)在(a,b)内是减函数.
(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.
函数的单调性与最大(小)值
函数的单调性与最大(小)值
函数的单调性是指函数的图像从某一点开始递增或者递减,而不发生变化。
最大值是指在函数定义域内,函数图像达到最高点时所对应的函数值,它和函数的单调性有关。
最小值是指在函数定义域内,函数图像达到最低点时所对应的函数值,它也和函数的单调性有关。
计算单调性和求函数最大(小)值的方法需要根据单调函数的特性来考虑:
对于在x=a点处连续可导的单调函数,有f'(a)>0时,f(x)在[a,+∞)上单调递增,f(a)为此区间内的极大值;
对于在x=a点处连续可导的单调函数,有f'(a) < 0时,f(x)在(-∞,a]上单调递减,f(a)为此区间的极小值。
另外,如果函数在整个定义域内单调,则可以通过比较函数的值来确定其最大/最小值。
函数的单调性与最大最小值的教案
函数的单调性与最大最小值的教案一、教学目标1. 让学生理解函数的单调性的概念,掌握判断函数单调性的方法。
2. 让学生了解函数的最大值和最小值的概念,掌握求函数最大值和最小值的方法。
3. 培养学生运用函数的单调性和最值解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 函数的单调性1.1 单调增函数和单调减函数的定义1.2 判断函数单调性的方法1.3 单调性在实际问题中的应用2. 函数的最大值和最小值2.1 最大值和最小值的定义2.2 求函数最大值和最小值的方法2.3 最大值和最小值在实际问题中的应用三、教学重点与难点1. 教学重点:函数的单调性的概念及判断方法,函数最大值和最小值的求法及应用。
2. 教学难点:函数单调性的判断方法,求函数最大值和最小值的方法。
四、教学方法1. 采用讲解法,引导学生理解函数的单调性和最值的概念。
2. 采用案例分析法,让学生通过实际问题体验函数单调性和最值的应用。
3. 采用小组讨论法,培养学生合作解决问题的能力。
五、教学准备1. 教学课件:函数单调性和最值的定义、判断方法和求法。
2. 教学案例:实际问题涉及函数单调性和最值的解答。
3. 练习题:针对本节课内容的练习题,巩固所学知识。
六、教学过程1. 导入:通过复习上一节课的内容,引导学生回顾函数的概念和性质,为新课的学习做好铺垫。
2. 讲解:讲解函数的单调性,通过示例让学生理解单调增函数和单调减函数的定义,介绍判断函数单调性的方法。
3. 案例分析:分析实际问题,让学生运用函数的单调性解决实际问题,体会函数单调性的重要性。
4. 讲解:讲解函数的最大值和最小值的概念,介绍求函数最大值和最小值的方法。
5. 案例分析:分析实际问题,让学生运用函数的最值解决实际问题,体会函数最值的重要性。
6. 练习:让学生独立完成练习题,巩固所学知识。
7. 总结:对本节课的内容进行总结,强调函数的单调性和最值在实际问题中的应用。
七、课堂练习1. 判断下列函数的单调性:1. y = x^22. y = -x^23. y = 2x + 32. 求下列函数的最大值和最小值:1. y = x^2 4x + 52. y = -x^2 + 4x 53. 运用函数的单调性和最值解决实际问题。
函数的单调性与最大(小)值教案doc 【完整版】
《ห้องสมุดไป่ตู้调性与最大(小)值》
课前活动
1.函数的最大值、最小值的定义是什么?
2.若函数f(x)在区间[a,b]上单调,且f(x)的图象连续不间断,则函数f(x)的最值必在处取得
课中活动1
二、讲授新课:
1.画出下列函数的图象,指出图象的最高点或最低点,并说明它能体现函数的什么特征
① ②
2,函数最大(小)值定义
单调性与最大(小)值(2)
课题名称
《单调性与最大(小)值》
课型
新授课
年级
高一年级
教学目标
1、理解函数的最大(小)值及其几何意义.
2、通过实例,使学生体会到函数的最大(小)值,实际上是函数图象的最高(低)点的纵坐标。
3、培养学生数形结合分析问题的能力
教学重点
函数的最大(小)值及其几何意义
教学难点
利用函数的单调性求函数的最大(小)值.
体会二次函数的公式法求最值
例4求函数 在区间[2,6]上的最大值和最小值.
体会利用函数单调性求最值方面的作用。
完成P39B组1
完成《创新设计》P24“课堂达标”中1-5题。
课后活动
四、课后作业P3945
完成《创新设计》P24新知导学1,2,3的自学。
五、教学反思:
最大值:一般地,设函数 的定义域为I,如果存在实数M满足:
(1)对于任意的 ,都有 ;
(2)存在 ,使得 .
那么,称M是函数 的最大值.思考:依照函数最大值的定义,结出函数 的最小值的定义.
3、利用函数单调性来判断函数最大(小)值的方法.
①配方法②换元法③数形结合法
课中活动2
三、例题讲解:
例3的讲解。完成P324
函数、导数及其应用第二节函数的单调性与最大(小)值
建筑结构设计
02
在建筑结构设计中,利用极值定理可以确定建筑物的最大抗力
和最小截面尺寸,提高建筑物的抗震性能和稳定性。
电子产品设计
03
在电子产品设计中,利用极值定理可以确定电子产品的最大工
作电压和最小工作电流,提高产品的可靠性和稳定性。
最值在生活中的应用
01
物流运输
在物流运输中,利用最值定理可 以确定最优运输路径和最小运输 成本,提高运输效率。
函数最小值
函数在某区间上的最小值是指在该区间上所有函数值中最小的的一个,即对于 任意$x in (a, b)$,有$f(x) geq f(x_{0})$,其中$x_{0} in (a, b)$。
求函数最大(小)值的方法
代数法
通过函数的解析式,利用代数运算求出最大值或最小值的$x$值,再代入解析式求出最大值或最小值 。
04 导数在研究函数中的应用
导数与函数单调性的关系
判断单调增函数
如果函数断单调减函数
如果函数在某区间的导数小于0,则该函数在此区间 单调减。
单调性与导数符号
函数的单调性与其导数的符号变化密切相关,导数的 符号决定了函数的增减性。
导数与函数极值的关系
单调性的数学符号表示
如果函数在某个区间上单调递增,则可以用$f'(x) geq 0$来 表示;如果函数在某个区间上单调递减,则可以用$f'(x) leq 0$来表示。
判断函数单调性的方法
导数判断法
如果函数在某个区间内的导数 大于0,则函数在这个区间内 单调递增;如果导数小于0, 则函数在这个区间内单调递减。
二阶导数测试
当一阶导数为0,二阶导数大于0时,该点为极小值点; 当一阶导数为0,二阶导数小于0时,该点为极大值点。
第02课函数的单调性与最大(小)值(课件)
【典例】(多选)下列函数在(0,+∞)上单调递增的是( )
A.y=ex-e-x
B.y=|x2-2x|
C.y=x+cos x
D.y= x2+x-2
【解析】∵y=ex 与 y=-e-x 为 R 上的增函数,∴y=ex-e-x 为 R 上的增函数,故 A 正确; 由 y=|x2-2x|的图象知,故 B 不正确;对于选项 C,y′=1-sin x≥0,∴y=x+cos x 在 R 上为增函数,故 C 正确; y= x2+x-2的定义域为(-∞,-2]∪[1,+∞),故 D 不正确.
【典例】已知二次函数 f(x)=x2-2x+3, 当 x∈[t,t+1]时,求 f(x)的最小值 g(t).
【解析】①当 t>1 时,f(x)在[t,t+1]上是增函数, 所以当 x=t 时,f(x)取得最小值,此时 g(t)=f(t)=t2-2t+3. ②当 t≤1≤t+1,即 0≤t≤1 时,f(x)在[t,t+1]上先递减后递增, 故当 x=1 时,f(x)取得最小值,此时 g(t)=f(1)=2. ③当 t+1<1,即 t<0 时,f(x)在[t,t+1]上是减函数,所以当 x=t+1 时,f(x)取得最小值,
函数 f(x)= x-1在其定义域内是增函数.
【解析】函数 f(x)= x-1的定义域是[1,+∞),
设∀x1,x2∈[1,+∞),且 x1<x2,则 f(x2)-f(x1)= x2-1- x1-1
=
x2-1- x1-1 x2-1+ x2-1+ x1-1
x1-1=
x2-x12-+x1x1-1.
因为 x1,x2∈[1,+∞),且 x1<x2,所以 x2-1+ x1-1>0,x2-x1>0.
函数的单调性与最大最小值的教案
函数的单调性与最大最小值的教案一、教学目标1. 知识与技能:(1)理解函数单调性的概念,能够判断函数的单调性;(2)掌握利用导数研究函数的单调性,能够求解函数的单调区间;(3)了解函数的最大最小值的概念,能够利用导数求解函数的最大最小值。
2. 过程与方法:(1)通过实例引导学生理解函数单调性的概念,培养学生的抽象思维能力;(2)利用导数研究函数的单调性,培养学生的逻辑推理能力;(3)通过实例引导学生掌握利用导数求解函数的最大最小值,提高学生的解决问题的能力。
3. 情感态度与价值观:(1)培养学生对数学的兴趣,激发学生学习函数的积极性;(2)培养学生克服困难的意志,提高学生解决问题的能力;(3)培养学生团队合作的精神,提高学生的沟通能力。
二、教学内容1. 函数单调性的概念;2. 利用导数研究函数的单调性;3. 函数的最大最小值的概念;4. 利用导数求解函数的最大最小值。
三、教学重点与难点1. 教学重点:(1)函数单调性的判断;(2)利用导数研究函数的单调性;(3)利用导数求解函数的最大最小值。
2. 教学难点:(1)函数单调性的证明;(2)利用导数求解函数的最大最小值的过程。
四、教学过程1. 导入:通过生活中的实例,引导学生理解函数单调性的概念,激发学生的学习兴趣。
2. 新课导入:讲解函数单调性的定义,引导学生掌握判断函数单调性的方法。
3. 实例分析:利用导数研究函数的单调性,让学生通过实例体会导数在研究函数单调性中的作用。
4. 方法讲解:讲解如何利用导数求解函数的最大最小值,让学生掌握求解方法。
5. 练习与讨论:布置练习题,让学生巩固所学知识,并通过讨论培养学生的团队合作精神。
五、课后作业1. 复习本节课所学内容,整理笔记;2. 完成课后练习题,加深对函数单调性和最大最小值的理解;3. 准备下一节课的内容,提前预习。
六、教学评价1. 知识与技能:(1)学生能准确判断函数的单调性;(2)学生能利用导数研究函数的单调性;(3)学生能利用导数求解函数的最大最小值。
函数的单调性、奇偶性与最值
函数的单调性、奇偶性与最大(小)值1.函数的单调性(1)单调函数的定义如果y=f(x)在区间A上是增加的或是减少的,那么称A为单调区间.2.奇函数、偶函数图像关于原点对称的函数叫作奇函数.图像关于y轴对称的函数叫作偶函数.3.奇(偶)函数的性质(1)奇函数在关于原点对称的区间上的单调性相同,偶函数在关于原点对称的区间上的单调性相反(填“相同”、“相反”).(2)在公共定义域内①两个奇函数的和函数是奇函数,两个奇函数的积函数是偶函数.②两个偶函数的和函数、积函数是偶函数.③一个奇函数,一个偶函数的积函数是奇函数.(3)若函数f(x)是奇函数且在x=0处有定义,则f(0)=0.4.周期性(1)周期函数:对于函数y=f(x),如果存在一个非零常数T,使得当x取定义域内的任何值时,都有f(x+T)=f(x),那么就称函数y=f(x)为周期函数,称T为这个函数的周期.(2)最小正周期:如果在周期函数f(x)的所有周期中存在一个最小的正数,那么这个最小正数就叫作f(x)的最小正周期.5.函数的最值1.函数单调性定义的理解(1)对于函数f (x ),x ∈D ,若x 1,x 2∈D 且(x 1-x 2)·[f (x 1)-f (x 2)]>0,则函数f (x )在D 上是增函数.( )(2)函数f (x )=2x +1在(-∞,+∞)上是增函数.( ) (3)(教材改编)函数f (x )=1x 在其定义域上是减函数.( )(4)已知f (x )=x ,g (x )=-2x ,则y =f (x )-g (x )在定义域上是增函数.( ) 2.函数的单调区间与最值(5)函数y =f (x )在[1,+∞)上是增函数,则函数的单调递增区间是[1, +∞).( ) (6)(教材改编)函数y =1x 的单调递减区间是(-∞,0)∪(0,+∞).( ) (7)(2013·北京卷改编)函数y =lg|x |的单调递减区间为(0,+∞).( ) (8)函数f (x )=log 2(3x +1)的最小值为0.( ) 3.对奇偶函数的认识及应用(1)函数y =x 2,x ∈(0,+∞)是偶函数.( )(2)偶函数图像不一定过原点,奇函数的图像一定过原点.( )(3)(教材习题改编)如果函数f (x ),g (x )为定义域相同的偶函数,则F (x )=f (x )+g (x )是偶函数.( )(4)若函数y =f (x +a )是偶函数,则函数y =f (x )关于直线x =a 对称.( )(5)(2013·山东卷改编)已知函数f (x )为奇函数,且当x >0时,f (x )=x 2+1x ,则f (-1)=-2.( )(6)(2014·鹰潭模拟改编)已知函数y =f (x )是定义在R 上的偶函数,且在(-∞,0)上是减函数,若f (a )≥f (2),则实数a 的取值范围是[-2,2].( )4.对函数周期性的理解(7)函数f (x )在定义域上满足f (x +a )=-f (x ),则f (x )是周期为2a (a >0)的周期函数.( )(8)(2013·湖北卷改编)x为实数,[x]表示不超过x的最大整数,则函数f(x)=x-[x]在R 上是周期函数.()考点一确定函数的单调性或单调区间【例1】(1)判断函数f(x)=x+ax(a>0)在(0,+∞)上的单调性.(2)(2013·高安中学模拟)求函数y=log 13(x2-4x+3)的单调区间.【训练1】试讨论函数f(x)=axx-1(a≠0)在(-1,1)上的单调性.考点二利用单调性求参数【例2】若函数f(x)=ax-1x+1在(-∞,-1)上是减函数,则a的取值范围是________.【训练2】(1)函数y=x-5x-a-2在(-1,+∞)上单调递增,则a的取值范围是().A.{-3}B.(-∞,3)C.(-∞,-3]D.[-3,+∞)(2)(2014·贵溪模拟)若f(x)=-x2+2ax与g(x)=ax+1在区间[1,2]上都是减函数,则a的取值范围是().A.(-1,0)∪(0,1)B.(-1,0)∪(0,1] C.(0,1)D.(0,1]考点三利用函数的单调性求最值【例3】已知f(x)=x2+2x+ax,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.【训练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)=-2 3.(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.考点四函数奇偶性的判断及应用【例1】 (1)判断下列函数的奇偶性: ①f (x )=x 2-1+1-x 2;②f (x )=ln 1-x1+x.(2)(2013·辽宁卷)已知函数f (x )=ln(1+9x 2-3x )+1,则f (lg 2)+f (lg 12)=( ). A .-1 B .0 C .1D .2【训练1】 (1)(2013·湖南卷)已知f (x )是奇函数,g (x )是偶函数,且f (-1)+g (1)=2, f (1)+g (-1)=4,则g (1)等于( ). A .4 B .3 C .2D .1(2)设f (x )为定义在R 上的奇函数.当x ≥0时,f (x )=2x +2x +b (b 为常数),则f (-1)=( ). A .-3 B .-1 C .1 D .3考点五 函数的单调性与奇偶性【例2】 (1)(2014·山东实验中学诊断)下列函数中,在其定义域中,既是奇函数又是减函数的是( ).A .f (x )=1x B .f (x )=-x C .f (x )=2-x -2xD .f (x )=-tan x(2)(2013·江西九校联考)已知f (x )是定义在R 上的偶函数,在区间[0,+∞)上为增函数,且f ⎝ ⎛⎭⎪⎫13=0,则不等式f (log 18x )>0的解集为( ).A .⎝ ⎛⎭⎪⎫12,2B .(2,+∞)C .⎝ ⎛⎭⎪⎫0,12∪(2,+∞)D .⎝ ⎛⎭⎪⎫12,1∪(2,+∞)【训练2】 (2013·天津卷)已知函数f (x )是定义在R 上的偶函数,且在区间[0,+∞)上单调递增.若实数a 满足f (log 2a )+f (log 12a )≤2f (1),则a 的取值范围是( ).A .[1,2]B .⎝ ⎛⎦⎥⎤0,12C .⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2D .(0,2]考点六 函数的单调性、奇偶性、周期性【例3】 (经典题)已知定义在R 上的奇函数f (x )满足f (x -4)=-f (x ),且在区间[0,2]上是增函数,则( ).A .f (-25)<f (11)<f (80)B .f (80)<f (11)<f (-25)C .f (11)<f (80)<f (-25)D .f (-25)<f (80)<f (11)【训练3】 设f (x )是定义在R 上的奇函数,且对任意实数x ,恒有f (x +2)=-f (x ),当x ∈[0,2]时,f (x )=2x -x 2.(1)求证:f (x )是周期函数;(2)当x ∈[2,4]时,求f (x )的解析式; (3)计算f (0)+f (1)+f (2)+…+f (2 014).基础巩固题组 (建议用时:40分钟)一、选择题1.函数f (x )=1-1x 在[3,4)上( ). A .有最小值无最大值 B .有最大值无最小值 C .既有最大值又有最小值D .最大值和最小值皆不存在2.已知函数f (x )=2ax 2+4(a -3)x +5在区间(-∞,3)上是减函数,则a 的取值范围是( ). A .⎝ ⎛⎭⎪⎫0,34 B .⎝ ⎛⎦⎥⎤0,34 C .⎣⎢⎡⎭⎪⎫0,34 D .⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,343.(2013·玉山一中模拟)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,+∞)4.(2014·南昌模拟)已知函数y =f (x )的图像关于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 <c5.(2013·渭南模拟)下列函数中既是偶函数,又在区间(0,+∞)上单调递增的函数是( ). A .y =x 3 B .y =|x |+1 C .y =-x 2+1 D .y =2x6. (2013·咸阳二模)若函数f (x )=sin x(x +a )2是奇函数,则a 的值为( ). A .0 B .1 C .2D .47. 函数f (x )是周期为4的偶函数,当x ∈[0,2]时,f (x )=x -1,则不等式xf (x )>0在[-1,3]上的解集为( ).A .(1,3)B .(-1,1)C .(-1,0)∪(1,3)D .(-1,0)∪(0,1)二、填空题8.函数f (x )=log 5(2x +1)的单调增区间是________.9.(2012·安徽卷)若函数f (x )=|2x +a |的单调递增区间是[3,+∞),则a =________.10.设a >1,函数f (x )=log a x 在区间[a,2a ]上的最大值与最小值之差为12,则a =________. 11. (2014·临川二中)f (x )为奇函数,当x <0时,f (x )=log 2(1-x ),则f (3)=________. 12. 设定义在[-2,2]上的偶函数f (x )在区间[0,2]上单调递减,若f (1-m )<f (m ),则实数m 的取值范围是________.三、解答题13.已知函数f (x )=1a -1x (a >0,x >0). (1)判断函数f (x )在(0,+∞)上的单调性; (2)若f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2上的值域是⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2,求a 的值.14. f (x )为R 上的奇函数,当x >0时,f (x )=-2x 2+3x +1,求f (x )的解析式.能力提升题组1.(2014·宜春模拟)下列函数中,在[-1,0]上单调递减的是( ). A .y =cos x B .y =-|x -1| C .y =ln2+x2-xD .y =e x +e -x 2.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 (x )x 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3. (2013·吉安模拟)已知偶函数f (x )对任意x ∈R 都有f (x -2)=-f (x ),且当x ∈[-1,0]时f (x )=2x ,则f (2 013)=( ).A .1B .-1C .12D .-123.已知函数f (x )=x 2+ax (a >0)在(2,+∞)上递增,则实数a 的取值范围是________.。
第2节 函数的单调性与最大(小)值
第2节函数的单调性与最大(小)值考试要求 1.理解函数的单调性、最大(小)值及其几何意义;2.会运用基本初等函数的图像分析函数的性质.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在函数y=f(x)的定义域内的一个区间A上,如果对于任意两数x1,x2∈A当x1<x2时,都有f(x1)<f(x2),那么就说函数f(x)在区间A上是增加的当x1<x2时,都有f(x1)>f(x2),那么就说函数f(x)在区间A上是减少的图像描述自左向右看图像是上升的自左向右看图像是下降的(2)单调区间的定义如果y=f(x)在区间A上是增加的或是减少的,那么称A为单调区间.2.函数的最值前提函数y=f(x)的定义域为D条件(1)对于任意x∈D,都有f(x)≤M;(2)存在x0∈D,使得f(x0)=M(3)对于任意x∈D,都有f(x)≥M;(4)存在x0∈D,使得f(x0)=M结论M为最大值M为最小值[常用结论与微点提醒]1.若f(x),g(x)均为区间A上的增(减)函数,则f(x)+g(x)也是区间A上的增(减)函数.2.函数y =f (x )(f (x )>0或f (x )<0)在公共定义域内与y =-f (x ),y =1f (x )的单调性相反.3.“对勾函数”y =x +ax (a >0)的单调增区间为(-∞,-a ),(a ,+∞);单调减区间是[-a ,0),(0,a ].诊 断 自 测1.判断下列结论正误(在括号内打“√”或“×”)(1)对于函数f (x ),x ∈D ,若对任意x 1,x 2∈D ,且x 1≠x 2有(x 1-x 2)[f (x 1)-f (x 2)]>0,则函数f (x )在区间D 上是增函数.( )(2)函数y =1x 的单调递减区间是(-∞,0)∪(0,+∞).( ) (3)对于函数y =f (x ),若f (1)<f (3),则f (x )为增函数.( )(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,+∞).( ) 解析 (2)此单调区间不能用并集符号连接,取x 1=-1,x 2=1,则f (-1)<f (1),故应说成单调递减区间为(-∞,0)和(0,+∞). (3)应对任意的x 1<x 2,f (x 1)<f (x 2)成立才可以.(4)若f (x )=x ,f (x )在[1,+∞)上为增函数,但y =f (x )的单调递增区间是R . 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)×2.(老教材必修1P37例1改编)下列函数中,在区间(0,+∞)上单调递增的是( )A.y =x 12 B.y =2-x C.y =log 12xD.y =1x解析 函数y =x 12在(0,+∞)上是增函数,函数y =2-x ,y =log 12x ,y =1x 在(0,+∞)上均是减函数. 答案 A3.(新教材必修第一册P61例5改编)函数y =xx -1在区间[2,3]上的最大值是________.解析 函数y =x x -1=1+1x -1在[2,3]上递减,当x =2时,y =x x -1取得最大值22-1=2.答案 24.(2017·全国Ⅱ卷)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,+∞)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的单调递增区间. ∵函数t =x 2-2x -8的单调递增区间为(4,+∞), ∴函数f (x )的单调递增区间为(4,+∞). 答案 D5.(2020·西安模拟)函数y =f (x )是定义在[-2,2]上的减函数,且f (a +1)<f (2a ),则实数a 的取值范围是________.解析由条件知⎩⎨⎧-2≤a +1≤2,-2≤2a ≤2,a +1>2a ,解得-1≤a <1.答案 [-1,1)6.(2020·青岛二中月考)函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧1x ,x ≥1,-x 2+2,x <1的最大值为________.解析 当x ≥1时,函数f (x )=1x 为减函数,所以f (x )在x =1处取得最大值,为f (1)=1;当x <1时,易知函数f (x )=-x 2+2在x =0处取得最大值,为f (0)=2. 故函数f (x )的最大值为2. 答案 2考点一 确定函数的单调性(区间)【例1】 (1)函数y =log 12(-x 2+x +6)的单调增区间为( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫12,3B.⎝ ⎛⎭⎪⎫-2,12 C.(-2,3)D.⎝ ⎛⎭⎪⎫12,+∞ 解析 由-x 2+x +6>0,得-2<x <3,故函数的定义域为(-2,3),令t =-x 2+x +6,则y =log 12t ,易知其为减函数,由复合函数的单调性法则可知本题等价于求函数t =-x 2+x +6在(-2,3)上的单调递减区间.利用二次函数的性质可得t = -x 2+x +6在定义域(-2,3)上的单调递减区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,3,故选A.答案 A(2)(一题多解)试讨论函数f (x )=axx -1(a ≠0)在(-1,1)上的单调性. 解 法一 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 1)(x 1-1)(x 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. 法二 f ′(x )=(ax )′(x -1)-ax (x -1)′(x -1)2=a (x -1)-ax (x -1)2=-a(x -1)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.规律方法 1.(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)单调区间不能用集合或不等式表达,且图像不连续的单调区间要用“和”“,”连接.2.(1)函数单调性的判断方法有:①定义法;②图像法;③利用已知函数的单调性;④导数法.(2)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.【训练1】 (1)设函数f (x )=⎩⎨⎧1,x >0,0,x =0,-1,x <0,g (x )=x 2f (x -1),则函数g (x )的递减区间是________.解析由题意知g (x )=⎩⎨⎧x 2,x >1,0,x =1,-x 2,x <1,函数的图像如图所示的实线部分,根据图像,g (x )的递减区间是[0,1). 答案 [0,1)(2)判断并证明函数f (x )=ax 2+1x (其中1<a <3)在x ∈[1,2]上的单调性.解 f (x )在[1,2]上单调递增,证明如下: 设1≤x 1<x 2≤2,则f (x 2)-f (x 1)=ax 22+1x 2-ax 21-1x1=(x 2-x 1)⎣⎢⎡⎦⎥⎤a (x 1+x 2)-1x 1x 2,由1≤x 1<x 2≤2,得x 2-x 1>0,2<x 1+x 2<4. 1<x 1x 2<4,-1<-1x 1x 2<-14.又因为1<a <3,所以2<a (x 1+x 2)<12, 得a (x 1+x 2)-1x 1x 2>0,从而f (x 2)-f (x 1)>0,即f (x 2)>f (x 1), 故当a ∈(1,3)时,f (x )在[1,2]上单调递增. 考点二 求函数的最值【例2】 (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( ) A.12B.14C.2D.4(2)(2020·九江一中月考)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 (1)f (x )=a x +log a x 在[1,2]上是单调函数, 所以f (1)+f (2)=log a 2+6, 则a +log a 1+a 2+log a 2=log a 2+6, 即(a -2)(a +3)=0,又a >0,所以a =2.(2)法一 在同一坐标系中,作函数f (x ),g (x )的图像,依题意,h (x )的图像如图所示的实线部分. 易知点A (2,1)为图像的最高点, 因此h (x )的最大值为h (2)=1.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, 因此h (x )在x =2时取得最大值h (2)=1. 答案 (1)C (2)1规律方法 求函数最值的四种常用方法(1)单调性法:先确定函数的单调性,再由单调性求最值.(2)图像法:先作出函数的图像,再观察其最高点、最低点,求出最值.(3)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.(4)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. 【训练2】 (1)定义max{a ,b ,c }为a ,b ,c 中的最大值,设M =max{2x ,2x -3,6-x },则M 的最小值是( ) A.2B.3C.4D.6(2)设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2,x ≤1,x +6x-6,x >1,则f (x )的最小值是________.解析 (1)画出函数M ={2x ,2x -3,6-x }的图像(如图),由图可知,函数M 在A (2,4)处取得最小值22=6-2=4, 故M 的最小值为4.(2)当x ≤1时,f (x )=x 2的最小值为0,当x >1时,f (x )=x +6x -6≥26-6(当且仅当x =6时,取“=”). 由于26-6<0,所以f (x )min =26-6. 答案 (1)C (2)26-6 考点三 函数单调性的应用 多维探究角度1 利用单调性比较大小【例3-1】 已知函数f (x )的图像关于直线x =1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 (e),则a ,b ,c 的大小关系为( )A.c >a >bB.c >b >aC.a >c >bD.b >a >c解析 因为f (x )的图像关于直线x =1对称,所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫52.由当x 2>x 1>1时,[f (x 2)-f (x 1)](x 2-x 1)<0恒成立,知f (x )在(1,+∞)上单调递减.又1<2<52<e ,所以f (2)>f ⎝ ⎛⎭⎪⎫52>f (e),即f (2)>f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12>f (e),故b >a >c . 答案 D角度2 求解函数不等式【例3-2】 (2018·全国Ⅰ卷)设函数f (x )=⎩⎨⎧2-x ,x ≤0,1,x >0.则满足f (x +1)<f (2x )的x的取值范围是( ) A.(-∞,-1]B.(0,+∞)C.(-1,0)D.(-∞,0)解析 当x ≤0时,函数f (x )=2-x 是减函数,则f (x )≥f (0)=1.作出f (x )的大致图像如图所示,结合图像知,要使f (x +1)<f (2x ),当且仅当⎩⎨⎧x +1<0,2x <0,2x <x +1或⎩⎨⎧x +1≥0,2x <0,解得x <-1或-1≤x <0,即x <0.答案 D角度3 求参数的值或取值范围【例3-3】 (1)(2018·全国Ⅱ卷)若f (x )=cos x -sin x 在[0,a ]上是减函数,则a 的最大值是( ) A.π4B.π2C.3π4D.π(2)如果函数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________.解析 (1)∵f (x )=cos x -sin x =-2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π4,∴当x -π4∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π2,π2,即x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π4,3π4时, y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π4单调递增,f (x )=-2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π4单调递减,∴⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π4,3π4是f (x )在原点附近的单调减区间, 结合条件得[0,a ]⊆⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π4,3π4,∴a ≤3π4,即a max =3π4.(2)对任意x 1≠x 2,都有f (x 1)-f (x 2)x 1-x 2>0,所以y =f (x )在(-∞,+∞)上是增函数.所以⎩⎨⎧2-a >0,a >1,(2-a )×1+1≤a ,解得32≤a <2. 故实数a 的取值范围是⎣⎢⎡⎭⎪⎫32,2.答案 (1)C (2)⎣⎢⎡⎭⎪⎫32,2规律方法 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.2.求解函数不等式,其实质是函数单调性的逆用,由条件脱去“f ”.3.利用单调性求参数的取值(范围)的思路是:根据其单调性直接构建参数满足的方程(组)(不等式(组))或先得到其图像的升降,再结合图像求解.对于分段函数,要注意衔接点的取值.【训练3】 (1)(角度2)已知函数f (x )=⎩⎨⎧e -x ,x ≤0,-x 2-2x +1,x >0,若f (a -1)≥f (-a ),则实数a 的取值范围是( ) A.⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,12 B.⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,+∞ C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,12D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,1 (2)(角度1)(2019·全国Ⅲ卷)设f (x )是定义域为R 的偶函数,且在(0,+∞)单调递减,则( )A.f ⎝ ⎛⎭⎪⎫log 314>f (2-32)>f (2-23) B.f ⎝ ⎛⎭⎪⎫log 314>f (2-23)>f (2-32) C.f (2-32)>f (2-23)>f ⎝ ⎛⎭⎪⎫log 314D.f (2-23)>f (2-32)>f ⎝ ⎛⎭⎪⎫log 314(3)(角度3)若函数f (x )=-x 2+2ax 与g (x )=ax +1在区间[1,2]上都是减函数,则a 的取值范围是( )A.(-1,0)∪(0,1)B.(-1,0)∪(0,1]C.(0,1)D.(0,1]解析 (1)作出函数f (x )的图像如图所示,知函数f (x )在R 上是减函数,由f (a -1)≥f (-a ),得a -1≤-a , 解得a ≤12.(2)因为f (x )是定义域为R 的偶函数,所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫log 314=f (-log 34)=f (log 34).又因为log 34>1>2-23>2-32>0,且函数f (x )在(0,+∞)上单调递减,所以f (log 34)< f (2-23)<f (2-32).即f ⎝ ⎛⎭⎪⎫log 314<f (2-23)<f (2-32).(3)因为f (x )=-x 2+2ax =-(x -a )2+a 2在[1,2]上为减函数,所以由其图像得a ≤1.g (x )=a x +1,g ′(x )=-a(x +1)2,要使g (x )在[1,2]上为减函数,需g ′(x )<0在[1,2]上恒成立,故有-a <0,因此a >0.综上可知0<a ≤1. 答案 (1)A (2)C (3)DA 级 基础巩固一、选择题1.(2019·唐山调研)设函数f (x )=x (e x +e -x ),则f (x )( ) A.是奇函数,且在(0,+∞)上是增函数 B.是偶函数,且在(0,+∞)上是增函数 C.是奇函数,且在(0,+∞)上是减函数 D.是偶函数,且在(0,+∞)上是减函数解析 f (-x )=(-x )(e -x +e x )=-f (x ),所以f (x )为奇函数,f ′(x )=e x +e -x +x (e x - e -x ),当x >0时,e x -e -x >0,e x +e -x >0,所以f ′(x )>0.故f (x )在(0,+∞)上是增函数. 答案 A2.(2020·合肥模拟)已知函数f (x )在R 上单调递减,且a =33.1,b =⎝ ⎛⎭⎪⎫13π,c =ln 13,则f (a ),f (b ),f (c )的大小关系为( ) A.f (a )>f (b )>f (c ) B.f (b )>f (c )>f (a ) C.f (c )>f (a )>f (b )D.f (c )>f (b )>f (a )解析 因为a =33.1>30=1,0<b =⎝ ⎛⎭⎪⎫13π<⎝ ⎛⎭⎪⎫130=1,c =ln 13<ln 1=0,所以c <b <a ,又因为函数f (x )在R 上单调递减,所以f (c )>f (b )>f (a ). 答案 D3.已知函数f (x )=log a (-x 2-2x +3)(a >0且a ≠1),若f (0)<0,则此函数的单调递增区间是( ) A.(-∞,-1] B.[-1,+∞) C.[-1,1)D.(-3,-1]解析 令g (x )=-x 2-2x +3,由题意知g (x )>0,可得-3<x <1,故函数的定义域为{x |-3<x <1}.根据f (0)=log a 3<0,可得0<a <1,又g (x )在定义域(-3,1)内的减区间是[-1,1),∴f (x )的单调递增区间为[-1,1). 答案 C4.函数y =2-xx +1,x ∈(m ,n ]的最小值为0,则m 的取值范围是( )A.(1,2)B.(-1,2)C.[1,2)D.[-1,2)解析 函数y =2-x x +1=3-(x +1)x +1=3x +1-1在区间(-1,+∞)上是减函数,且f (2)=0,所以n =2.根据题意,x ∈(m ,n ]时,y min =0. ∴m 的取值范围是[-1,2). 答案 D5.(2020·福州调研)已知函数f (x )=⎩⎨⎧x 2+(4a -3)x +3a ,x <0,log a (x +1)+1,x ≥0(a >0且a ≠1)在R 上单调递减,则a 的取值范围是( ) A.⎣⎢⎡⎭⎪⎫34,1 B.⎝ ⎛⎦⎥⎤0,34 C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤13,34D.⎝ ⎛⎦⎥⎤0,13 解析 由分段函数f (x )在R 上单调递减,可得0<a <1,根据二次函数图像及性质,可得-4a -32≥0,解得a ≤34,又由3a ≥log a (0+1)+1得3a ≥1,解得a ≥13. ∴实数a 的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤13,34.答案 C 二、填空题6.函数y =|x |(1-x )的单调递增区间是________.解析 y =|x |(1-x )=⎩⎨⎧x (1-x ),x ≥0,-x (1-x ),x <0=⎩⎨⎧-x 2+x ,x ≥0,x 2-x ,x <0,函数的大致图像如图所示.由图易知函数的单调递增区间是⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,12.答案 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,127.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,即⎩⎨⎧2a 2-1>0,a ≥1,即a ≥1.答案 [1,+∞)8.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________. 解析 作函数f (x )的图像如图所示,由图像可知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 )=1a -1x (a >0,x >0). (1)求证:f (x )在(0,+∞)上是增函数; (2)若f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2上的值域是⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2,求a 的值.(1)证明 设x 2>x 1>0,则x 2-x 1>0,x 1x 2>0,∵f (x 2)-f (x 1)=⎝ ⎛⎭⎪⎫1a -1x 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫1a -1x 1=1x 1-1x 2=x 2-x 1x 1x 2>0,∴f (x 2)>f (x 1),∴f (x )在(0,+∞)上是增函数.(2)解 ∵f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2上的值域是⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2,又由(1)知f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2上是单调增函数,∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=12,f (2)=2,易得a =25. 10.已知函数f (x )=a -22x +1.(1)求f (0);(2)探究f (x )的单调性,并证明你的结论; (3)若f (x )为奇函数,求满足f (ax )<f (2)的x 的范围. 解 (1)f (0)=a -220+1=a -1. (2)f (x )在R 上单调递增.证明如下:∵f (x )的定义域为R ,∴任取x 1,x 2∈R 且x 1<x 2, 则f (x 1)-f (x 2)=a -22x 1+1-a +22x 2+1=2·(2x 1-2x 2)(1+2x 1)(1+2x 2), ∵y =2x 在R 上单调递增且x 1<x 2,∴0<2x 1<2x 2,∴2x 1-2x 2<0,2x 1+1>0,2x 2+1>0. ∴f (x 1)-f (x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2). ∴f (x )在R 上单调递增.(3)∵f (x )是奇函数,∴f (-x )=-f (x ), 即a -22-x+1=-a +22x +1,解得a =1. ∴f (ax )<f (2)即为f (x )<f (2), 又∵f (x )在R 上单调递增,∴x <2. ∴x 的取值范围是(-∞,2).B 级 能力提升11.已知函数f (x )=⎩⎨⎧x 3,x ≤0,ln (x +1),x >0,若f (2-x 2)>f (x ),则实数x 的取值范围是( )A.(-∞,-1)∪(2,+∞)B.(-∞,-2)∪(1,+∞)C.(-1,2)D.(-2,1)解析 ∵当x =0时,两个表达式对应的函数值都为0,∴函数的图像是一条连续的曲线.又∵当x ≤0时,函数f (x )=x 3为增函数,当x >0时,f (x )=ln(x +1)也是增函数,∴函数f (x )是定义在R 上的增函数.因此,不等式f (2-x 2)>f (x )等价于2-x 2>x ,即x 2+x -2<0,解得-2<x <1. 答案 D12.(2020·皖东名校联盟联考)若函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-12x +m ,x <e ,x -ln x ,x ≥e的值域是[e -1,+∞),其中e 是自然对数的底数,则实数m 的最小值是________. 解析 当x ≥e 时,(x -ln x )′=1-1x >0,此时函数f (x )在[e ,+∞)上单调递增,值域是[e -1,+∞).当x <e 时,y =-12x +m 是减函数,其值域是⎝ ⎛⎭⎪⎫-e 2+m ,+∞.因此⎝ ⎛⎭⎪⎫-e 2+m ,+∞⊆[e -1,+∞).于是-e 2+m ≥e -1,解得m ≥3e2-1,故实数m 的最小值是3e2-1.答案 3e 2-113.已知定义在区间(0,+∞)上的函数f (x )是增函数,f (1)=0,f (3)=1. (1)解不等式0<f (x 2-1)<1;(2)若f (x )≤m 2-2am +1对所有x ∈(0,3],a ∈[-1,1]恒成立,求实数m 的取值范围.解 (1)由⎩⎨⎧x 2-1>0,1<x 2-1<3,解得2<x <2或-2<x <- 2.∴原不等式的解集为{x |-2<x <-2或2<x <2}. (2)∵函数f (x )在(0,3]上是增函数, ∴f (x )在(0,3]上的最大值为f (3)=1,∴不等式f (x )≤m 2-2am +1对所有x ∈(0,3],a ∈[-1,1]恒成立转化为1≤m 2-2am +1对所有a ∈[-1,1]恒成立,即m 2-2am ≥0对所有a ∈[-1,1]恒成立. 设g (a )=-2ma +m 2,a ∈[-1,1], ∴需满足⎩⎨⎧g (-1)≥0,g (1)≥0,即⎩⎨⎧2m +m 2≥0,-2m +m 2≥0,解该不等式组,得m ≤-2或m ≥2或m =0, 即实数m 的取值范围为(-∞,-2]∪{0}∪[2,+∞).C 级 创新猜想14.(多填题)(2019·北京卷)设函数f (x )=e x +a e -x (a 为常数).若f (x )为奇函数,则a =________;若f (x )是R 上的增函数,则a 的取值范围是________. 解析 若f (x )为奇函数,则f (-x )=-f (x ), 即e -x +a e x =-(e x +a e -x ),即(a +1)(e x +e -x )=0对任意的x 恒成立,所以a =-1.若函数f(x)=e x+a e-x是R上的增函数,则f′(x)=e x-a e-x≥0恒成立,所以a≤e2x恒成立,则有a≤0,即a的取值范围是(-∞,0].答案-1(-∞,0]。
函数的单调性与最大小值
条件
f(x)≤M;
②存在x0∈A,使得f(x0)=M.
结论 M为最大值
考基联动
考向导析
限时规范训练
联动思考
想一想:单调区间与函数定义域有何关系? 答案:单调区间是定义域的子区间. 议一议:若一个函数出现两个或两个以上单调区间时,能否用“∪”来联结? 1 答案:不能.如函数y= 在(-∞,0)和(0,+∞)上单调递减,但不能说函数在 x (-∞,0)∪(0,+∞)上递减,因为若可以这么说,由于-1<1,由函数递减知 f (-1)>f (1),但f (-1)=-1,f(1)=1,f (-1)<f (1)矛盾,故不能将两个单调区间 并起来.
考基联动
考向导析
限时规范训练
考向一 函数单调性判断与证明
2 1 【例1】 试判断函数f (x)=x - 在(0,+∞)上的单调性,并加以证明. x 1 解:解法一:函数f (x)=x2 - 在(0,+∞)上是单调增函数,设0<x1 <x2 , x 1 1 1 2 2 则f (x1 )-f (x2)=x1 -x 2 - - =(x1 -x2 )x1 +x2 + x1 x2 x1 x2 1 ∵x2 >x1 >0,∴x1 -x2 <0,x1 +x2 + >0,∴f (x1 )-f(x2 )<0,即f(x1 )<f(x2 ). x1 x2 故f (x)在(0,+∞)上单调递增. 1 解法二:f ′(x)=2x+ 2 ,当x>0时,f ′(x)>0,故f (x)在(0,+∞)上为增函数. x
反思感悟:善于总结,养成习惯 对于给出具体解析式的函数,证明其在某区间上的单调性有两种方法,(1)可以结 合定义(基本步骤为取值、作差或作商、变形、判断)求解.(2)可导函数则可以利 用导数解之.但是,对于抽象函数单调性的证明,一般采用定义法进行.
函数的单调性与极值、最值
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
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。
第二节 函数的单调性与最大(小)值
f(x-1)>0 的解集是
()
A.(-∞,-1)∪12,+∞ C.-∞,-12∪(1,+∞)
B.-12,1 D.-1,12
[解析] f(x)的定义域为 R ,且 f(-x)=ax-a1x=-f(x),所以 f(x)为奇函数.
__________.
解析:易知f(x)=x2-2kx+4的图象的对称轴为x=k,由题意可得k≤5或 k≥20.
答案:(-∞,5]∪[20,+∞)
三、“基本思想”很重要 1.(数形结合)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________.
解析:由图象可知函数的增区间为[-1,1]和[5,7]. 答案:[-1,1]和[5,7]
命题点三 函数单调性的应用(多角探明) [逐点例析]
题点(一) 比较大小
x2+1,x≥0, [例 1] (2020·湘潭三模)设函数 f(x)=13x3-32x2+2x+1,x<0, a=f(0.7-0.5),
b=f(0.8-0.5),c=f(log0.75),则 a,b,c 的大小关系是
A.b<c<a
3.(2021·石家庄模拟)对于任意实数 a,b,定义 min{a,b}=ab,,aa≤>bb. , 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:在同一坐标系中,作出函数 f(x),g(x)的图象,依题意, h(x)的图象如图中实线所示.易知点 A(2,1)为图象的最高点, 因此 h(x)的最大值是 h(2)=1. 答案:1
(2)单调区间D必为定义域的子集,所以函数的单调性是函数的局部性质. (3)对于区间端点,由于它的函数值是唯一确定的常数,没有增减的变化,所
函数的单调性与最大(小)值
-|x|
1 ≤ 得-|x|≤-1, 2
∴|x|≥1.∴x≥1 或 x≤-1. ∴fK(x)=1 2,-1<x<1.
-|x| 2 ,x≥1或x≤-1,
当 x∈(1,+∞)时,fK(x)=2
-|x|
1x =2 ,在(1,+∞)上为减函数.
当 x∈(-∞,-1)时,fK(x)=2x,在(-∞,-1)上为增函数.
【答案】
3 [ ,2) 2
错因分析:(1)仅考虑函数f(x)的单调性,忽略定义区间的限制(1 -x2>0). (2)作为分段函数,忽视x取值范围影响对应关系,缺乏分类讨论 的思想意识. 防范措施: (1)分段函数的求解策略是 “分段函数分段解决 ”, 树立分类讨论的思想. (2)“对号入座”,根据自变量取值的范围,准确确定相应的对应 关系,转化为一般函数在指定区间上的问题.
课前自修
2.已知函数f(x)为R上的减函数,则满足f(|x|)<f(1)的实
数x的取值范围是( D )
A.(-1,1) B.(0,1) C.(-1,0)∪(0,1) D.(-∞,-1)∪(1,+∞) 解析:∵f(x)为R上的减函数,且f(|x|)<f(1), ∴|x|>1,∴x<-1或x>1.故选D. 栏 目 链 接
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 (2)若 f(3)=4,解不等式 f(a +a-5)<2.
答题模板 解函数不等式的问题一般步骤是: 第一步:确定函数 f(x)在给定区间上的单调性; 第二步:将函数不等式转化为 f(M)<f(N)的形式; 第三步:运用函数的单调性“去掉”函数的抽象符号“f”, 转化成一般的不等式或不等式组; 第四步:解不等式或不等式组确定解集; 第五步:反思回顾.查看关键点,易错点及解题规范.
单调性与最大值最小值
同理,g(x) 在[-1,0]上为减函数,在[0,1]上为增函 数,在[1,+∞)上为减函数。
4. 单调函数的运算性质
若函数f(x),g(x)在区间D上具有单调性,则在区间D 上具有以下 性质:
• f(x)与f(x)+C具有相同的单调性;
• f(x)与af(x),当a>0时,具有相同的单调性;当a<0时,具有 相反的单调性;
例题:求函数y=
������ + ������ − ������ 的值域
解:∵x≥0,x-1≥0,
∴函数的定义域为[1,+∞)
又∵ y= ������ 与y= ������ − ������ 在[1,+∞)都是增函数,
∴ y= ������ + ������ − ������在[1,+∞)也是增函数 ∴当x=1时,函数y= ������ + ������ − ������ 取得最小值; ∴函数y= ������ + ������ − ������ 的值域是[1,+∞)
f(x)在这个区间上是减函数。
f(x)=
������ ������
在(-∞,0)上为减函数。
2. 单调性与单调区间
如果一个函数在某个区间M上是增函数或减函数,
就说这个函数在这个区间M上具有单调性。
注意事项
(1)函数的单调区间可以是整个定义域; 例如 f(x) = x, 在(-∞,+∞)上是增函数, f(x) = -x, 在(-∞,+∞)上是减 函数 (2)单调区间也可以是定义域的真子集; 如f(x) = x2在定义域(-∞,+∞)上不具有单调性,但在(-∞,0]上是减函 数,在[0,+∞)上是增函数。 (3)有的函数不具有单调性。如
函数的单调性与最值
数学 N 必备知识 自主学习 关键能力 互动探究
— 21 —
解析 因为“对任意 x1,x2∈(0,+∞)(x1≠x2),都有fxx11- -fx2x2>0”,所以 f(x) 为(0,+∞)上的增函数.对于 A:f(x)=-2x在(0,+∞)上为增函数,故 A 正确;对 于 B:f(x)=-3x+1 在(0,+∞)上为减函数,故 B 错误;对于 C:f(x)=x2+4x+3 的图象的对称轴为 x=-2,开口向上,所以在(0,+∞)上为增函数,故 C 正确;对 于 D:f(x)=x-1x,因为 y1=x 在(0,+∞)上为增函数,y2=-1x在(0,+∞)上为增函 数,所以 f(x)=x-1x在(0,+∞)上为增函数,故 D 正确.故选 ACD.
最大值2-2 1=2.
数学 N 必备知识 自主学习 关键能力 互动探究
— 12 —
4.(易错题)(2023·枣庄检测)函数 f(x)= x2-3x+2的单调递减区间为 (-∞,1] .
解析 由 x2-3x+2≥0,解得 x≤1 或 x≥2,即 f(x)的定义域为(-∞,1]∪[2, +∞),因为 y=x2-3x+2 在(-∞,1]单调递减,在[2,+∞)单调递增,所以 f(x)的 单调递减区间为(-∞,1].
思维点睛►
求函数最值的三种基本方法 (1)单调性法:先确定函数的单调性,再由单调性求最值. (2)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. (3)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.
数学 N 必备知识 自主学习 关键能力 互动探究
第二章 函数
第2讲 函数的单调性与最大(小)值
数学 N 必备知识 自主学习 关键能力 互动探究 课标解读
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。
高考数学总复习6函数的单调性与最大(小)值
回归课本 1.函数的单调性 (1)单调函数的定义
定义
图象 描述
增函数
减函数
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
自左向右看图象是上升的
为M,最小值为m,则 m 的值为( ) M
A. 1
B. 1
4
2
C. 2 2
D. 3 2
答案:C
x 3的最大值
5.设x1,x2为y=f(x)的定义域内的任意两个变量,有以下几个命 题:
①(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]>0; ②(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]<0;
③ f (x1) f (x2 ) 0; x1 x2
解题准备:因为奇函数的图象关于原点对称,所以结合图象可 得奇函数在(a,b)与(-b,-a)上的单调性相同.因为偶函数的图 象关于y轴对称,所以偶函数在(a,b)与(-b,-a)上的单调性相 反.
【典例2】已知f
x
x2
xa bx 1
是奇函数.1求a, b的值;
2求f x的单调区间,并加以证明; 3求f xx 0的最值.
[m,n]上的单调增函数,则它的最大值是f(n),最小值是f(m).
考点陪练
1.(2010·福建)下列函数f(x)中,满足“对任意x1,x2∈(0,+∞), 当x1<x2时,都有f(x1)>f(x2)”的是( )
A. f (x) 1 x
C.f(x)=ex 答案:A
B.f(x)=(x-1)2 D.f(x)=ln(x+1)
函数的单调性与最值
D
)
1−2
x +1的对称轴为 x =
,要使函数 y = x 2+
2
x +1在区间 −∞,2
1−2
3
上是减函数,则
≥2,解得 a ≤- .
2
2
2 − 1
5. 函数 y = f ( x )是定义在[-2,2]上的减函数,且 f ( a +1)< f (2 a ),则
实数 a 的取值范围是
[-1,1)
例7
求下列函数的值域:
1−sin
(1) y =
;
2−cos
[解]
(图象法)设动点 M ( cos x ,
1−sin
sin x ),定点 P (2,1),则 y =
的
2−cos
几何意义是直线 PM 的斜率.
而动点 M 在单位圆 x 2+ y 2=1上.
−
f ( b ),或当 a > b 时, f ( a )> f ( b ),所以 f ( x )在R上是增函数.
2. (2024·陕西榆林模拟)已知函数 f 在 0,+∞ 上单调递增,则对实
数 a >0, b >0,“ a > b ”是“ f > f ”的( C )
A. 充分不必要条件
(
B )
A. (-∞,-2)
B. (-∞,-2)和(0,2)
C. (-2,2)
D. (-2,0)和(2,+∞)
2 − 4 + 3,≥0,
f ( x )= x 2-4 +3=ቊ 2
+ 4 + 3, < 0,
则由二次函数的性质知,当 x ≥0时, y = x 2-4 x +3=( x -2)2-1的单调
例3
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
B.下半平面
4.函数 y x 2 x 2 在下列哪个区间上是单调减函数( A. (0,) 5. y B. (,0) C. (1,) )
D. (,1)
2 的单调递减区间是 ( x
A. , 0 C. 0 ,
B. , 0 0 , D. , 0 和 0 ,
10. 若函数 f ( x) A. a 2
a 在 2 , 7 上是增函数,则 a 的取值范围是 ( x 1
C. a 0 D. a 0
B. a 1
11.函数 f ( x) 在区间 [2,3] 是增函数,则 y f ( x 5) 的递增区间是 ( A. [3,8] B. [7,2] C. [0,5] D. [2,3]
) D. y 1 x 2
C. y x 2 2 x 1
3.若一次函数 y=kx+b(k≠0)在(-∞,+∞)上是单调递减函数,则点(k,b)在直 角坐标平面的 (C) A.上半平面 B.下半平面 C.左半平面 D.右半平面 B )
4.函数 y x 2 x 2 在下列哪个区间上是单调减函数( A. (0,) 5. y B. (,0) C. (1,) D )
(填“增”或“减”)。
14.函数 f ( x) x 2 2 x 3 的单调递增区间为_____ __, 单调递减区间为____ ___ 15. 函数 y=2x2-mx+3,当 x [-2,+ ]时是增函数, 则 m 的取值范围是 ___ 16 .若函数 y _____ 三、解答题 17.已知函数 f ( x)
)
12.已知函数 f x x 2 2a 1x 2 在区间 , 4 上是减函数,则实数 a 的 取值范围是( ) B.(-∞,-3] C.(-∞,5] D.[3,+∞)
A.[-3,+∞) 二、填空题 13.若 y = ax, 上是 ______ 函数 y =-
b 在 (0,) 上都是减函数,则 y ax 2 bx 在 (0,) x
10. 若函数 f ( x) A. a 2 B. a 1
a 在 2 , 7 上是增函数,则 a 的取值范围是 ( x 1
C. a 0 D. a 0
11.函数 f ( x) 在区间 [2,3] 是增函数,则 y f ( x 5) 的递增区间是 ( B A. [3,8] B. [7,2] C. [0,5] D. [2,3]
新疆 源头学子小屋 特级教师 王新敞
wxckt@
/wxc/
D k<-1
新疆 源头学子小屋 特级教师 王新敞
wxckt@ /wxc/
新疆 源头学子小屋 特级教师 王新敞
wxckt@
D. (,1)
2 的单调递减区间是 ( x
A. , 0 C. 0 ,
B. , 0 0 , D. , 0 和 0 ,
2 bx c| ( a 0) 6 .函数 f ( x) | ax 的定义域分成四个单调区间的充要条件是
8.设 、 是方程 x2-2mx+1-m2=0 (m∈R)的两个实根,则 2 2 的最小值 ( C ) B. 0 C. 1 D. ) (D)y=- 1 x C ) 2
A. -2
9.下列函数中在(- ,0)上单调递减的是( A (A)y=
x x 1
(B)y=1-x2
(C)y=x2+x
)
12.已知函数 f x x 2 2a 1x 2 在区间 , 4 上是减函数,则实数 a 的 取值范围是( A.[-3,+∞) 二、填空题 13.若 y = ax, 上是 ______减 函数 (填“增”或“减”)。 y =-
b 在 (0,) 上都是减函数,则 y ax 2 bx 在 (0,) x
1 1 又∵ f (2) 0 ,即 4a 2b 0 ,∵ b 1 ∴解得 a ,∴ f ( x) x 2 x . 2 2 1 1 1 1 2 (2) f ( x) x 2 2 x 1 x 1 2 2 2 2
∴ f ( x) 的单增区间为 , 1
/wxc/
2.在区间 (,0) 上为增函数的是 ( A. y 1 B. y x 1
) D. y 1 x 2
C. y x 2 2 x 1
3.若一次函数 y=kx+b(k≠0)在(-∞,+∞)上是单调递减函数,则点(k,b)在直 角坐标平面的 ( A.上半平面 ) C.左半平面 D.右半平面 )
B k<0
新疆 源头学子小屋 特级教师 王新敞
wxckt@ /wxc/
新疆 源头学子小屋 特级教师 王新敞
wxckt@
/wxc/
C k>-1
新疆 源头学子小屋 特级教师 王新敞
wxckt@ /wxc/
1 1 ( 3)∵由二次函数 f ( x) x 2 x , 得 a= <0,所以抛物线开口向下,即 2 2 1 函数有最大值,无最小值。最大值为 f (1) 。 2 1 4 ( ) 0 12 2 4ac b 1 2 ( 或用公式求: ymax ) 。 1 4a 2 4 ( ) 2 2 19.已知函数 f ( x) x 2ax 2 ,且满足 f (1) 1
(2)写出 f ( x) 的单增区间 ( 3) 求函数的最值。 19.已知函数 f ( x) x 2 2ax 2 ,且满足 f (1) 1 (1)求 a 的值 (2)当 x R 时,求 f ( x) 的单调区间、最值 (3)当 x 1 , 4 时,画出函数的图像,求函数的值域 20 . 已 知 f ( x) 对 任 意 实 数 x 、 y 均 有 f ( x y) f ( x) f ( y) , 且 当 x 0 时 ,
8.设 、 是方程 x2-2mx+1-m2=0 (m∈R)的两个实根,则 2 2 的最小值 ( ) A. -2 B. 0 C. 1 ) D. 2
9.下列函数中在(- ,0)上单调递减的是(
(A)y=
x x 1
(B)y=1-x2
(C)y=x2+x
(D)y=- 1 x )
2 6 .函数 f ( x) | ax 的定义域分成四个单调区间的充要条件是 bx c| ( a 0)
(
) A. a 0且b2 4ac 0 B
王新敞
奎屯 新疆
b2 4ac 0
C
王新敞奎屯新疆源自b 0 2aD
王新敞
奎屯
新疆
b 0 2a
7.若函数 f ( x) 在区间(a,b)上为增函数,在区间(b,c)上也是增函数,则 函数 f ( x) 在区间(a,c)上( (A)必是增函数 (C)是增函数或是减函数 ) (B)必是减函数 (D)无法确定增减性
m 8
16.若函数 y 三、解答题
ax 1 1 在 2 , 上是增函数,则 a 的取值范围为 , x2 2
17.已知函数 f ( x)
3 , x2
(1)用定义证明 f ( x) 在 2 , 上是减函数 (2)求 f ( x) 在区间 3 , 6 上的值域 18.已知二次函数 f ( x) ax 2 bx ( a , b 是常数,且 a 0 ) , f2 ) ( 0 ,且 方程 f ( x) x 有两个相等的实数根. (1)求 f ( x) 的解析式; (2)写出 f ( x) 的单增区间 ( 3) 求函数的最值。 解: (1)由题设 f ( x) x 有两个相等的实数根,所以 ax 2 bx = x 即 ax 2 (b 1) x 0 有两个相等的实数根 ∴△=(b-1)2-4×a×0 = 0, ∴(b 1)2 0 即 b 1 .
3 , x2 ax 1 在 2 , 上是增函数,则 a 的取值范围为 ________ x2
__
__
(1)用定义证明 f ( x) 在 2 , 上是减函数 (2)求 f ( x) 在区间 3 , 6 上的值域 18.已知二次函数 f ( x) ax 2 bx ( a , b 是常数,且 a 0 ) , f2 ) ( 0 , 且方程 f ( x) x 有两个相等的实数根. (1)求 f ( x) 的解析式;
单调性与最大(小)值
一、选择题 1.已知函数 y = ( k+1) x +2 在 R 上是减函数,则( A k>0
新疆 源头学子小屋 特级教师 王新敞
wxckt@ /wxc/
)
新疆 源头学子小屋 特级教师 王新敞
wxckt@
/wxc/
新疆 源头学子小屋 特级教师 王新敞
wxckt@ /wxc/
D
)
新疆 源头学子小屋 特级教师 王新敞
wxckt@
/wxc/
B k<0
新疆 源头学子小屋 特级教师 王新敞
wxckt@ /wxc/
( B
) B
王新敞
奎屯 新疆
A. a 0且b2 4ac 0
b2 4ac 0
C
王新敞
奎屯
新疆
b 0 2a
D
王新敞
奎屯
新疆
b 0 2a
7.若函数 f ( x) 在区间(a,b)上为增函数,在区间(b,c)上也是增函数,则 函数 f ( x) 在区间(a,c)上( (A)必是增函数 (C)是增函数或是减函数 D) (B)必是减函数 (D)无法确定增减性
/wxc/
D k<-1
新疆 源头学子小屋 特级教师 王新敞
wxckt@ /wxc/