3-4 函数单调性

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3-4函数单调性与曲线的凹凸性

3-4函数单调性与曲线的凹凸性
求单调区间的步骤:
1:确定函数的定义域D,判断函数f (x)在D上连续,可导; 2:求出f (x) 0的点及 f (x)不存在的点; 3:用f (x) 0的点及 f (x)不存在的点来划分函数 f (x)的 定义区间; 4:判断各个区间内导数的符号,得出它的单调性.
例2 解
确定函数 f ( x) 2x3 9x2 12x 3的单调区间.
在[2 a, a]上单调减少; 3
3、在[k , k ]上单调增加, 22 3
在[k , k ]上单调减少,(k 0,1,2,) . 2 32 2
四、(1)a 1 时没有实根; e
(2)0 a 1 时有两个实根; e
(3)a 1时只有 x e一个实根. e
3、函数 y x 2 ln x 2 的单调区间为____________,
单减区间为_____________.
二、 确定下列函数的单调区间:
1、 y
10

4x3 9x2 6x
2、 y 3 (2 x a)(a x)2 (a 0);
3、 y x sin 2x .
三、证明下列不等式: 1、当 x 0时,1 x ln( x 1 x 2 ) 2、当 x 4时,2 x x 2 ; 3、若 x 0,则sin x x 1 x 3. 6
f ( x) 6x2 18x 12 6( x 1)(x 2) 解方程f ( x) 0 得, x1 1, x2 2. 当 x 1时, f ( x) 0, 在(,1]上单调增加; 当1 x 2时, f ( x) 0, 在[1,2]上单调减少; 当2 x 时, f ( x) 0, 在[2,)上单调增加; 单调区间为 (,1], [1,2],[2,).
充分小的邻域内单调递增?
思考题解答

函数单调性求解技巧口诀

函数单调性求解技巧口诀

函数单调性求解技巧口诀函数单调性求解技巧口诀:一、基本概念篇:1. 单调性是指函数在一定区间内的增减规律。

2. 若函数在区间内单调递增,则函数增大;若函数在区间内单调递减,则函数减小。

3. 函数的单调性可以通过导数和二阶导数的正负性来判断。

二、函数递增和递减的判断:1. 函数f(x)在开区间(a,b)上递增,当且仅当f'(x)>0。

2. 函数f(x)在开区间(a,b)上递减,当且仅当f'(x)<0。

3. 函数f(x)在闭区间[a,b]上递增,当且仅当f'(x)≥0。

4. 函数f(x)在闭区间[a,b]上递减,当且仅当f'(x)≤0。

5. 注意边界值a和b的取等号情况。

三、函数的单调区间划分:1. 找出函数的零点和间断点。

2. 求出函数的导数。

3. 找出导数的不等于零的区间。

4. 在每个不等于零的区间内判断导数的正负性。

5. 找出函数在每个区间内的单调性。

四、函数单调性的判断:1. 导数大于零时,函数递增。

2. 导数小于零时,函数递减。

3. 导数等于零时,需使用二阶导数进行判断。

4. 二阶导数大于零时,函数凹向上,递增。

5. 二阶导数小于零时,函数凹向下,递减。

6. 函数的零点和间断点处可能出现单调性的改变。

五、常用函数的单调性判断:1. 对于常函数,如y=a,若a>0,则函数递增;若a<0,则函数递减。

2. 对于一次函数,如y=kx+b,若k>0,则函数递增;若k<0,则函数递减。

3. 对于二次函数,如y=ax^2+bx+c,若a>0,则函数在顶点左侧递减,在顶点右侧递增。

4. 对于指数函数,如y=a^x,若a>1,则函数递增;若0<a<1,则函数递减。

5. 对于对数函数,如y=loga(x),若a>1,则函数递增;若0<a<1,则函数递减。

六、常用函数单调性判断策略:1. 对于形如f(g(x))的复合函数,需要利用链式法则计算导数。

函数的单调性课件(共17张PPT)

函数的单调性课件(共17张PPT)
如果我们以x表示时间间隔(单位:h),y表示记忆保持量,则 不难看出,图3-7中,y是的函数,记这个函数为y =f(x).
这个函数反映出记忆具有什么规律?你能从中得到什么启发?
调动思维,探究新知 在在活初初动中中2,,我我们们用用过过““自自然然数数集集””““有有理理数数集集””等等表表述述,,这这里里的的““集集””就就是是集集合合的的简简称称,,那那么么什什么么是是集集合合呢呢??
问题情境:我们知道,“记忆”在我们的学习过程中 扮演着非常重要的角色,因此有关记忆的规律一直都 是人们研究的课題。德国心理学家艾宾浩斯曾经对记 忆保持量进行了系统的实验研究,并给出了类似图37所示的记忆规律.
创设情境,生成问题 在在活初初动中中1,,我我们们用用过过““自自然然数数集集””““有有理理数数集集””等等表表述述,,这这里里的的““集集””就就是是集集合合的的简简称称,,那那么么什什么么是是集集合合呢呢??
△x表示自变量x的增量,△y表示因变量y的增量. 这时,对于属于这个区间上的任意两个不相等的值x1,x2: 这个数是增函数的充要条件是yx >0; 这个数是增函数的充要条件是y <0.
x
调动思维,探究新知 在在活初初动中中2,,我我们们用用过过““自自然然数数集集””““有有理理数数集集””等等表表述述,,这这里里的的““集集””就就是是集集合合的的简简称称,,那那么么什什么么是是集集合合呢呢??
因此,函数f(x)=3x+2在(- ,+ )上是增函数.
巩固练习,提升素养 在活初动中3,我们用过“自然数集”“有理数集”等表述,这里的“集”就是集合的简称,那么什么是集合呢?
数学Biblioteka 基础模块(上册)第三章 函数
3.1.3 函数的单调性

函数的单调性与零点的求解

函数的单调性与零点的求解

函数的单调性与零点的求解函数的单调性和零点的求解在数学中是非常重要的概念和技巧。

单调性描述了一个函数在某个区间内的增减趋势,而求解函数的零点则是求出函数取零的x值。

本文将对函数的单调性和零点的求解进行详细的讨论。

一、函数的单调性函数的单调性指的是函数在定义域内增减的趋势。

一个函数可以是递增的,也可以是递减的,还可以是常数函数或者不单调的函数。

下面是一些常用的判断函数单调性的方法:1. 导数法:对于连续可导的函数,通过求导可以得到函数的导函数,即函数的变化率。

如果导函数在某个区间内恒正,那么函数在该区间内是递增的;如果导函数在某个区间内恒负,则函数在该区间内是递减的。

2. 增减表法:对于不连续的函数或者无法求导的函数,可以通过增减表来判断函数的单调性。

增减表是一个表格,将函数的定义域分成若干个区间,然后确定每个区间上函数的增减性。

在每个区间内选择一个x值,代入函数中求得函数值,然后观察函数值的增减情况,从而确定函数的单调性。

二、函数零点的求解函数的零点指的是函数取零的x值,即满足函数f(x) = 0的x值。

求解函数的零点在许多数学问题中都是非常重要的:1. 列方程法:对于一元函数,可以通过列方程来求解函数的零点。

将函数等于零的方程列出,然后通过解方程的方法来求得函数的零点。

例如,对于函数f(x) = x^2 - 4x + 3,我们可以将f(x) = 0化为方程x^2 -4x + 3 = 0,然后通过因式分解、配方法或者求根公式等方法解方程,得到函数的零点为x = 1和x = 3。

2. 图像法:对于一元函数,可以通过观察函数的图像来估计函数的零点。

将函数的图像绘制在坐标系中,然后通过观察图像与x轴的交点来估计函数的零点。

这种方法在函数比较简单、对称性较明显的情况下比较有效。

3. 数值解法:对于一些复杂的函数,或者求解精度要求较高的情况,可以使用数值解法来求解函数的零点。

常用的数值解法包括二分法、牛顿迭代法、割线法等。

函数单调性教学设计

函数单调性教学设计

函数的单调性教学设计一、教学内容解析1.教材内容及地位《函数单调性》是高中数学新教材必修一第三章第二节的内容。

在此之前,学生已学习了函数的概念、定义域、值域及表示法,这为过渡到本节的学习起着铺垫作用。

本节内容是高中数学中相当重要的一个基础知识点,是研究和讨论初等函数有关性质的基础。

如研究幂函数、指数函数、对数函数和三角函数的性质,包括导函数内容等;在对函数定性分析、求最值和极值、比较大小、解不等式、函数零点的判定以及与其他知识的综合问题上都有重要的应用。

掌握本节内容不仅为今后的函数学习打下理论基础,还有利于培养学生的抽象思维能力,及分析问题和解决问题的能力. 因此,它是高中数学核心知识之一,是函数教学的战略要地。

2.教学重点函数单调性的概念,判断和证明简单函数的单调性。

3.教学难点归纳抽象函数单调性的定义以及根据定义证明函数的单调性.二、学生学情分析1.从学生的知识上看,学生已经学过一次函数,二次函数,反比例函数等简单函数,函数的概念及函数的表示,能画出一些简单函数的图像,从图像的直观变化,学生能粗略的得到函数增减性的定义,所以引入函数的单调性的定义应该是顺理成章的。

2.从学生现有的学习能力看,通过初中对函数的认识与实验,学生已具备了一定的观察事物的能力,积累了一些研究问题的经验,在一定程度上具备了抽象、概括的能力和语言转换能力。

3.从学生的心理学习心理上看,学生头脑中虽有一些函数性质的实物实例,但并没有上升为“概念”的水平,如何“定性”“定量”地描述函数性质是学生关注的问题,也是学习的重点问题。

函数的单调性是学生从已经学习的函数中比较容易发现的一个性质,学生也容易产生共鸣,通过对比产生顿悟,渴望获得这种学习的积极心理是学生学好本节课的情感基础。

但是如何运用数学符号将自然语言的描述提升为形式化的定义,学生接受起来比较困难?在教学中要多引导,让学生真正的理解函数单调性的定义。

三、课堂教学目标1.知识目标:理解函数单调性的相关概念。

高中《数学》函数的单调性教学设计学情分析教材分析课后反思

高中《数学》函数的单调性教学设计学情分析教材分析课后反思

《函数的单调性》教学设计一、教学内容解析1. 教材内容及地位本节课是人教版版《数学》(必修1)第二章第3节函数单调性的第一课时,主要学习用符号语言(不等式)刻画函数的变化趋势(上升或下降)及简单应用.它是学习函数概念后研究的第一个、也是最基本的一个性质,为后继学习奠定了理性思维基础.如研究幂函数、指数函数、对数函数和三角函数的性质,包括导函数内容等;在对函数定性分析、求最值和极值、比较大小、解不等式、函数零点的判定以及与其他知识的综合问题上都有重要的应用.因此,它是高中数学核心知识之一,是函数教学的战略要地.2. 教学重点函数单调性的概念,判断和证明简单函数的单调性.3. 教学难点函数单调性概念的生成,证明单调性的代数推理论证.二、学生学情分析1. 教学有利因素学生在初中阶段,通过学习一次函数、二次函数和反比例函数,已经对函数的单调性有了“形”的直观认识,了解用“V随X的增大而增大(减小)”描述函数图象的上升(下降)的趋势.亳州一中实验班的学生基础较好,数学思维活跃,具备一定的观察、辨析、抽象概括和归纳类比等学习能力.2. 教学不利因素本节课的最大障碍是如何用数学符号刻画一种运动变化的现象,从直观到抽象、从有限到无限是个很大的跨度.而高一学生的思维正处在从经验型向理论型跨越的阶段,逻辑思维水平不高,抽象概括能力不强.另外,他们的代数推理论证能力非常薄弱.这些都容易产生思维障碍.三、课堂教学目标1.理解函数单调性的相关概念.掌握证明简单函数单调性的方法.2.通过实例让学生亲历函数单调性从直观感受、定性描述到定量刻画的自然跨越,体会数形结合、分类讨论和类比等思想方法.3.通过探究函数单调性,让学生感悟从具体到抽象、从特殊到一般、从局部到整体、从有限到无限、从感性到理性的认知过程,体验数学的理性精神和力量.4.引导学生参与课堂学习,进一步养成思辨和严谨的思维习惯,锻炼探究、概括和交流的学习能力.四、教学策略分析在学生认识函数单调性的过程中会存在两方面的困难:一是如何把“随x 的增大而增大(减小)”这一描述性语言“翻译”为严格的数学符号化语言,尤其抽象概括出用“任意”刻画“无限”现象;二是用定义证明单调性的代数推理论证.对高一学生而言,作差后的变形和因式符号的判断也有一定的难度.为达成课堂教学目标,突出重点,突破难点,我们主要采取以下形式组织学习材料:1. 指导思想.充分发挥多媒体形象、动态的优势,借助函数图象、表格和几何画板直观演示.在学生已有认知基础上,通过师生对话自然生成.2.在“创设情境”阶段.观察并分析沙漠某天气温变化的趋势,结合初中已学函数的图象,让学生直观感受函数单调性,明确相关概念.3.在“引导探索”阶段.首先创设认知冲突,让学生意识到继续学习的必要性;然后设置递进式“问题串”,借助多媒体引导学生对“随x 的增大而增大”进行探究、辨析、尝试、归纳和总结,并回顾已有知识经验,实现函数单调性从“直观性”到“描述性”再到“严谨性”的跨越.4. 在“学以致用”阶段.首先通过3个判断题帮助学生从正、反两方面辨析,逐步形成对概念正确、全面而深刻的认识.然后教师示范用定义证明函数单调性的方法,一起提炼基本步骤,强化变形的方向和符号判定方法.接着请学生板演实践.五、教学过程(一)通过问题,引入课题分别作出函数y=x+1,y=-x+1,y=x²的图像,并且观察自变量变化时,函数图像有什么变化趋势?y=-x+10 1X1y=x²1问题一问题二如何描述函数图像的上升或下降?图像上升,y 随着x的增大而增大图像上升,y随着x的增大而减小向题三如何用符号化的数学语言来描述y 随着x 的增大而增大呢?(二)引导探究,生成概念探究在函数y=f(x)的给定区间上任取x₁,x₂,当x₁<x₂时,有f(x)<f(x₂),这时我们就说函数y=f(x)在给定区间上是增函数.单调性的定义一般的,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(x)<f(x₂),那么就说函数f(x) 在区间D上是增函数;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(x)>f(x),那么就说函数f(x) 在区间D上是减函数;如果函数y=f(x) 在区间D上是增函数或是减函数,就说这个函数在这个区间上具有(严格的)单调性;区间D 叫做函数y=f(x)的单调区间(三)学以致用,理解感悟概念理解( 1 ) 已知,因为f(-1)<f(2), 所以函数f(x)是增函数.(2)能不能说y= (x≠0)定义域(-∝,0)∪(0,+∝)上是单调减函数?(3)对于函数f(x),x∈D,若x,x₂∈D,(x₂-x) [f(x₂)-f(x₁)]>0 ,则函数f(x)在D上是增函数.(4)y=f(x) 在区间D上是减函数,若x,x₂∈D,且x₁<x₂,则f(x)>f(x₂).- 用于比较函数值的大小(5)y=f(x) 在区间D上是减函数,若x,x₂∈D,且f(x₁)>f(x₂),则x₁<x₂…用于比较自变量值的大小概念升华:(1)x,x₂具有任意性;(2)单调性是相对区间而言的,在一点处不具有单调性,单调区间之间用“,”隔开(不可用“U”符号连接)(3)定义的等价变形;(4)“知二推一”的应用典型例题—根据图像,指出函数的单调区间,并指明函数在这些区间上的增减性。

2.1.函数的单调性-人教B版必修一教案

2.1.函数的单调性-人教B版必修一教案

2.1.函数的单调性-人教B版必修一教案教学目标1.能够明确函数的单调性的概念和性质;2.能够运用一阶导数的正负判定函数的单调性;3.能够掌握二次函数、三次函数、正比例函数、反比例函数的单调性。

教学重点1.函数单调性的概念和性质;2.一阶导数的符号可以判断函数的单调性。

教学难点1.二次函数、三次函数、正比例函数、反比例函数的单调性的判定。

教学方法1.归纳总结法:学生自主学习单调性相关概念和性质,然后通过教师梳理和归纳总结掌握方法;2.讨论法:教师发起问题,学生分组讨论,多角度、多方面地讨论单调性相关问题和例题,从而进一步深化理解。

教学过程Step 1 引入新知识(5分钟)教师介绍本节课所要学习的内容:函数的单调性,并与前一节课所学习的函数解析式和研究真数域等相关概念进行联系。

Step 2 阐述概念(10分钟)教师向学生讲解函数的单调性的概念和性质,并较详细地说明一阶导数的正负判定函数的单调性的方法和步骤。

Step 3 分组讨论(15分钟)教师将学生分为若干组,每组分别拿到一组函数通式(二次函数、三次函数、正比例函数、反比例函数等),让学生研究和讨论这些函数的单调性,掌握如何根据一阶导数的符号判断这些函数的单调性。

Step 4 练习(20分钟)教师让学生自主完成若干关于函数单调性的例题,并在完成后进行对比和讨论,进一步令学生熟练掌握根据一阶导数符号判断函数单调性的方法和过程。

Step 5 小结(5分钟)教师让学生回答问题,总结今天所学的内容,强化学生的记忆和理解。

教学反思通过这节课的教学,学生在梳理和归纳总结中理解了函数单调性的相关概念和性质,掌握了一阶导数的符号判断函数单调性的方法和步骤,并通过讨论和练习深化了对单调性的理解和认识。

同时,学生也锻炼了自主学习和合作学习的能力,所以今天的教学取得了良好的教学效果。

函数的单调性教案概要

函数的单调性教案概要

必修一第二章函数2.1.3 函数的单调性一、课程标准要求理解函数的单调性、最大值、最小值及其几何意义.二、教学目标1.学生通过观察一些函数图象的特征,能够说出图像的共同点,初步形成增(减)函数的直观认识,明确单调性是函数局部上的一个性质;2.学生通过比较函数值的大小,认识函数值随自变量的增大而增大(减小)的规律;3.学生通过合作交流,在教师的指导下,讨论得出增(减)函数的定义;4.学生根据函数的图象判断或说明单调性;5.通过师生合作,总结出用定义证明函数单调性的步骤;6.学生参照证明函数单调性的步骤,解决一些简单的函数单调性的证明,提高推理论证能力.三、评价设计1.学生经过自主观察,共同回答出图像的共同点,从左向右看图像是上升(下降)的;2.学生经过独立思考后用自然语言叙述函数的增减性质;3.学生在教师的指导下,小组讨论后,小组代表用数学语言准确简洁的叙述增(减)函数的定义;4.学生根据函数的图象写出单调区间;5.师生互动完成例题之后,总结出用定义证明函数单调性的步骤;6.学生独立完成当堂课的练习.四、教学方法引导学生独立思考后进行小组间的合作交流,分析归纳、形成概念.每个环节的实施采用问题探究的模式,教师提出问题,学生独立思考后进行小组间的合作交流,然后进行成果展示,师生共同合作解决问题.这节课主要采用问题探究的模式,通过创设情景,提出问题,教师启发点拨,学生合作探究学习.教学过程中,使学生经历数学概念抽象的各个阶段,体会数学的“数形结合”和“从一般到特殊”的思想方法,引导学生独立自主地开展思维活动,合作探究,最终形成概念,掌握方法,解决问题,提升逻辑思维能力.五、教学流程设计(一)创设情境——引入课题为了预测伦敦奥运会开幕式当天的天气情况,数学兴趣小组研究了2008年到2012年每年这一天的天气情况,下图是伦敦市今年7月28日一天24小时内气温随时间变化的曲线图.【学生活动设计】引导学生识图,捕捉信息,启发学生思考.观察图像,能得到什么信息?【教师活动设计】展示学生得到的信息,引导学生分析数据的变化规律,了解这些数据的变化规律,对我们的生活是很有帮助的.进一步提问,还能举出生活中其他的数据变化情况吗?(燃油价格、股票价格等),教师归纳:用函数观点看,其实这些例子反映的就是随着自变量的变大,函数值是变大还是变小.这就是我们今天所要研究的函数的一个重要性质——函数的单调性(引出课题).【设计意图】由生活情境引入新课,激发兴趣.(二)问题探究——形成概念【问题探究1】请同学们观察下面三组在相应区间上的函数图像,然后指出前两组图像各自的共同点,以及这三组图像有什么区别?它们分别反映了相应函数的哪些变化规律?(多媒体显示下面三组图像)第一组:第二组:第三组:y x 1 -11 -1 y x 1 -1 1 -1 y x 1 -1 1 -1图3【学生活动设计】学生先进行独立思考,然后共同回答.【教师活动设计】根据学生的结论,引导学生进行分类描述(增函数、减函数),同时明确函数的单调性是对定义域内某个区间而言的,是函数的局部性质.【设计意图】新课标十分注重初中与高中的衔接,注重通过函数的图像,研究函数的基本性质.以学生们容易接受的函数图像为切入点,做到从直观入手,顺应同学们的认知规律.第三组函数图像的上升与下降要分段说明,通过讨论使学生明确函数的单调性是对定义域内某个区间而言的,是函数的局部性质.此环节是对教学目标1的落实与检测.【问题探究2】能否根据自己的理解说说什么是增函数、减函数.【学生活动设计】学生经过独立思考后用自然语言叙述函数的增减性质.【教师活动设计】展示学生的答案(预案:图象是上升的,函数是增函数;图象是下降的,函数是减函数.点评:不符合数学所具有的严密性、逻辑性等特点);提问:同学们能否通过运用自变量和函数值之间的关系叙述函数的增减性质?(预案:如果函数()f x在某个区间上随自变量x的增大,y也越来越大,我们说函数()f x在某个区间上随自变量x的f x在该区间上为增函数;如果函数()增大,y越来越小,我们说函数()f x在该区间上为减函数),教师点评:这种认识是从图象的角度得到的,是对函数单调性的直观、描述性的认识.【设计意图】通过提问,实现学生从“图形语言”到“文字语言”的转换,完成对函数单调性的第一次认识.此环节是对教学目标2的落实与检测.【问题探究3】用自然语言表述增减性,不利于表达图像更为复杂的函数的性质,更不利于深入地研究函数的性质和利用函数的性质.请同学们用更为严密准确、科学简练的数学语言来描述出增函数和减函数的概念.【学生活动设计】学生小组讨论交流,展示成果,进一步探究出更为准确地增、减函数的概念.【教师活动设计】展示不同小组的最终结论,与学生共同找出最贴切的一种描述并与课本上的概念对比得出增(减)函数的概念:一般地,设函数y=f(x)的定义 .域为A,区间M A如果取区间M中的任意两个值x1和x2,改变量⊿x= x2- x1>0,则当⊿y=f(x2)-f(x1) >0时,就称函数y=f(x)在区间M上是增函数;当⊿y=f(x2)-f(x1) <0时,就称函数y=f(x)在区间M上是减函数.如果一个函数在某个区间M上是增函数或是减函数,就说这个函数在这个区间M上具有单调性,区间M称为单调区间.【设计意图】实现学生从“文字语言”到“符号语言”认识函数的单调性,实现“形”到“数”的转换,完成对函数单调性的第二次认识.此环节是对教学目标3的落实与检测.【问题探究4】对“任意”的理解,去掉是否可以?举例说明.【学生活动设计】学生独立思考,交流展示,其他同学评价.【教师活动设计】组织学生展示反例,点评.【设计意图】通过对学生的举例辨析,加深学生对定义的理解,达到突破难点,突出重点的目的,完成对概念的第三次认识.此环节是对教学目标3的巩固.(三)典例精析——应用概念例1 : 如图是定义在区间[-5,5]上的函数y=f(x),根据图象说出函数的单调区间,以及在每一单调区间上,它是增函数还是减函数?【学生活动设计】学生口答完成例题.【教师活动设计】点评:要注意两个或两个以上不同的单调增或减区间的正确写法,比如此题的两个单调增区间要写成[)[]2,13,5-,.【设计意图】学生加深对定义的理解,强调:单调性是对定义域内某个区间而言的,离开了定义域和相应区间就谈不上单调性.此环节是对教学目标4的落实与检测.【问题探究5】从函数图象上观察函数的单调性是最直观的,但如果每次都要画出函数图像就太麻烦了,而且有些函数不容易画出它的图像,因此我们应该学会根据解析式和定义来证明函数的单调性。

3-4函数单调性与凹凸性(09)

3-4函数单调性与凹凸性(09)

二、函数单调性的应用
——证明不等式和判断方程根的个数. ——证明不等式和判断方程根的个数. 证明不等式和判断方程根的个数 1. 证明不等式 关键是根据所证不等式及所给区间构造辅助函数 关键是根据所证不等式及所给区间构造辅助函数, 并讨论 构造辅助函数 它在指定区间内的单调性. 它在指定区间内的单调性. 例4 证明不等式 e x ≥ x + 1 证
令 f 2 ( x ) = ln(1 + x ) − x
因 为 f2 (0) = 0, 而 f2′( x) =
−x < 0 ( x > 0) 1+ x
则 f ( x )单减 即 f 2 ( x ) < f 2 (0)( x > 0) 故 单减.
ln(1 + x ) < x

x3 令 f ( x ) = tan x − x − 3
f ′(x) ≤ 0 A y = f (x)
B
o
a
b
x
o a
b x
各点处切线的斜率为正
各点处切线的斜率为负
在区间(a, 上单调递增 若 y = f (x)在区间 b)上单调递增 在区间 在区间(a, 上单调递减 若y = f (x)在区间 b)上单调递减 在区间
f ′( x) ≥ 0
f ′( x) ≤ 0
研究函数的单调性, 就是判断它在哪些区间内递增, 注1 研究函数的单调性 就是判断它在哪些区间内递增 哪些 区间内递减. 对可导函数的单调性, 区间内递减 由定理 1 对可导函数的单调性 可根据导数的正 负情况予以确定. 负情况予以确定 注2 包括无穷区间) 定理 1 的结论对其他各种区间 (包括无穷区间 也成立 包括无穷区间 也成立.

函数的单调性与曲线的凹凸性

函数的单调性与曲线的凹凸性

§3。

4 函数的单调性与曲线的凹凸性一、函数单调性的判别法 定理1 设)(x f 在区间I 上可导,则)(x f 在I 上递增(减)的充要条件是)()('00≤≥x f .证 若f为增函数,则对每一I x ∈0,当0x x ≠时,有()()000≥--x x x f x f 。

令0x x →,即得00≥)('x f 。

反之,若)(x f 在区间I 上恒有0≥)('x f ,则对任意I x x ∈21,(设21x x <),应用拉格朗日定理,存在,使得()()()01212≥-=-x x f x f x f ξ')(。

由此证得f 在I 上为增函数。

定理2 若函数f 在),(b a 内可导,则f 在),(b a 内严格递增(递减)的充要条件是:(1)),(b a x ∈∀有)()('00≤≥x f ;(2) 在),(b a 内的任何子区间上0≠)('x f .推论 设函数在区间I 上可微,若))('()('00<>x f x f , 则f 在I 上(严格)递增(递减).注1 若函数f 在),(b a 内(严格)递增(递减),且在点a 右连续,则f在),[b a 上亦为(严格)递增(递减), 对右端点b 可类似讨论。

注2 如果函数)(x f 在定义区间上连续,除去有限个导数不存在的点外,导数存在且连续,那么只要用方程0=)('x f 的根及)('x f 不存在的点来划分函数)(x f 的定义区间就能保证)('x f 在各个部分区间保持固定符号,因而函数)(x f 在每个部分区间上单调。

注意:如果函数)(x f 在区间],[b a 上连续,在),(b a 内除个别点处一阶导数为零或不存在外,在其余点上都有0>)('x f (或0<)('x f ),那么由于连续性,)(x f 在区间],[b a 上仍然是单调增加(或单调减少)的。

单调性和极值

单调性和极值

主 要 内 容 教 学 要 求
一、函数的最大值与最小值 二、曲线的凹凸性和拐点 一、会求简单应用题的最大(小)值 二、会用导数判断曲线的凹凸性
三、会求曲线的拐点
若函数 f ( x ) 在[a , b] 上连续,除个别点外处处可导,
并且至多有有限个导数 为零的点,则 f ( x )在 [a , b] 上的最大值与最小值存在 .
(2)如果在( a , b )内 f '( x ) 0, 那么函数 y f ( x )在 [a , b] 上单调减少.
注意:
(1)如果将定理中的闭区间换成开区间或半开区间, 结论仍然成立. (2)如果在 (a, b) 内 f ' ( x) 0(或 0) ,但等号只 在有 限个点处成立,那么函数 f ( x )在 [a , b] 上仍然是单调


三、小结 注意最值与极值的区别. 最值是整体概念而极值是局部概念. 实际问题求最值的步骤.
1.曲线的凹凸定义和判定法
知道了函数的单调性,对函数的变化情况有了初步的了解. 但仅限于此还不够,例如函数曲线
但它们上升的方式 y x 2 与 y x 在 (0,) 内都是上升的,
却有明显的区别
3 2 f ( x ) x 6 x 15x 1 的定义域为一切实数, 解 函数
f '( x) 3x2 12x 15 3( x 1)( x 5)
,令 f ' ( x) 0
,得 x1 1, x2 5
为表达简洁明了,列表表示
由上可知,函数的单调增区间为 (,1] 和[5, )

的必要条件;
(2)极值点也不一定是驻点,极值点可能是驻点也可能是 不可导点.例如,y x 在 x 0 处不可导, 但 x 0 是极小值点.

第四节函数的单调性与曲线的凹凸性描述

第四节函数的单调性与曲线的凹凸性描述

2 36 x( x ) 3
y y
2018/12/9


0 拐点 凸 (0,1)
2 3 0
(2 , ) 3

拐点
( 2 , 11 ) 3 27

22
3-4 单调性和凹凸性
2 2 故该曲线在( , 0) 及( , ) 上向上凹, 在 (0 , ) 上 3 2 11 3 向上凸 , 点 ( 0 , 1 ) 及 ( , ) 均为拐点. 3 27
3-4 单调性和凹凸性
12
例4 当x 0时, 试证x ln(1 x )成立.
证 : 设f ( x ) x ln(1 x ), 则 1 x f ( x ) 1 . 1 x 1 x f ( x )在[0,)上连续, 且(0,)可导, f ( x ) 0,
第四节 函数的单调性与 曲线的凹凸性
一、函数单调性的判定法
二、曲线的凹凸与拐点
2018/12/9
3-4 单调性和凹凸性
1
y
y f ( x)
A
B
பைடு நூலகம்
y
A y f ( x)
B
o a
b
x
o a
b x
f ( x ) 0
f ( x ) 0
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3-4 单调性和凹凸性
2
一、函数单调性的判定法
3 7 在[0,2]内曲线有拐点为 ( ,0), ( ,0). 4 4
2018/12/9
3-4 单调性和凹凸性
25
• 用一阶导数符号判别单调性;用二阶导数符 号判别凹凸性。 • 一阶导数为0或不存在的点为单调性发生变 化的可疑点;二阶导数为0或不存在的点为 凹凸性发生变化的可疑点。

高一函数的单调性的知识点

高一函数的单调性的知识点

高一函数的单调性的知识点函数是数学中的重要概念之一,而在高一阶段学习的数学中,函数的单调性是一个重要的知识点。

下面我们将详细介绍高一函数的单调性的相关知识。

一、函数的单调性定义函数的单调性是指函数在定义域上的变化趋势。

具体来说,若对于定义域上的任意两个数x₁和x₂,当x₁<x₂时,函数f(x₁)的值与函数f(x₂)的值之间的关系。

如果函数在定义域上满足这种关系,我们称之为函数的单调性。

二、单调递增与单调递减函数的单调性可分为单调递增和单调递减两种情况。

1. 单调递增函数f(x)在定义域上,当x₁<x₂时,如果f(x₁)≤f(x₂),则函数f(x)是单调递增的。

例如,对于函数f(x)=x²,在整个实数范围上,无论取哪两个不相等的实数x₁和x₂,当x₁<x₂时,f(x₁)≤f(x₂)恒成立。

因此,函数f(x)=x²是单调递增的。

2. 单调递减函数f(x)在定义域上,当x₁<x₂时,如果f(x₁)≥f(x₂),则函数f(x)是单调递减的。

例如,对于函数f(x)=1/x,在定义域(0,+∞)上,当x₁<x₂时,f(x₁)≥f(x₂)恒成立。

因此,函数f(x)=1/x是单调递减的。

三、判断函数的单调性的方法我们可以通过函数图像、导数和函数的增减性来判断函数的单调性。

1. 函数图像法通过画出函数的图像,观察图像随x的变化趋势,判断函数的单调性。

例如,对于函数f(x)=x³,我们可以绘制出函数的图像。

通过观察图像可知,当x₁<x₂时,f(x₁)≤f(x₂)恒成立,因此函数f(x)=x³是单调递增的。

2. 导数法对于一元函数f(x),如果其导数f'(x)的值恒大于0(或小于0),则函数f(x)是单调递增的(或递减的)。

例如,对于函数f(x)=2x²-3x,我们首先求出其导数f'(x)=4x-3。

通过观察导数的值可知,f'(x)在整个实数范围上恒大于0,也就是说函数f(x)是单调递增的。

高数3-4

高数3-4

f (0) f ( 3) (1 ) f (0) f (0) 2 6 ( 3) f (1 ) f (0) 即 1 f (0) ① 6 2 (3) f ( 2 ) f (0) f (0) f (0) 6 2 ( 3) f (0) f ( 2 ) 即 0 f (0) ② 2 6 ( 3) ( 3) f ( ) f ( 2 ) 1 ① -② : 1 6
注 利用导数符号与单调性之间的关系可证明 一些不等式。 例3 当 x 0 时, 试证 x ln(1 x ) 成立 .
证 设 f ( x ) x ln(1 x ) ,
f ( x ) 在 [0, ) 上连续、 在 (0, ) 上可导且 x f ( x ) 0, 1 x 又 f (0) 0 , f ( x ) 在 [0, ) 上单调增; 当 x 0 时, f ( x ) x ln(1 x ) 0,
n1 x2 x3 x ln(1 x ) x ( 1) n o( x n 1 ) 2 3 n1 1 1 x x 2 x n o( x n ) 1 x m ( m 1) 2 m (1 x ) 1 mx x 2! m ( m 1)( m n 1) n x o( x n ) n!
泰勒(Taylor)中值定理 :
阶的导数 , 则当
f

时, 有 f ( x0 ) f ( x0 ) f ( x0 )( x x0 ) ( x x0 ) 2 2! ( n)
( x0 ) ( x x0 ) n n !
Rn ( x)
f ( n1) ( ) ( x x0 ) n1 其中 Rn ( x ) ( n 1) !

函数单调知识点总结初中

函数单调知识点总结初中

函数单调知识点总结初中在初中阶段,学习函数单调性时,需要理解以下几个知识点:一、函数单调性的定义函数f(x)在定义域D内是单调递增的,是指对于任意的x1, x2∈D,如果x1<x2,则有f(x1)≤f(x2);如果对于任意的x1, x2∈D,如果x1<x2,则有f(x1)≥f(x2),则函数f(x)在定义域D内是单调递减的。

二、初中阶段的函数单调性判定1. 导数法:如果函数f(x)在定义域D内是单调递增的,则f'(x)≥0;如果函数f(x)在定义域D内是单调递减的,则f'(x)≤0。

2. 函数图像法:通过函数的图像来观察函数的单调性,即通过画函数的图像或查看函数的图像来判断函数的单调性。

3. 函数表法:通过列出函数的表格或者通过已知函数值来判断函数的单调性。

三、函数单调性与导数的关系函数的单调性与导数有密切的关系。

如果函数f(x)在定义域内是单调递增的,则f'(x)≥0;如果函数f(x)在定义域内是单调递减的,则f'(x)≤0。

四、函数单调性的应用1. 求函数的定义域:当已知函数的单调性时,可以利用函数单调性来确定函数的定义域。

2. 求函数的极值:利用函数单调性可以判断函数的极值点。

3. 研究函数的增减性:通过函数单调性可以研究函数的增减性质。

4. 解决实际问题:函数单调性在解决实际问题中有重要的应用。

五、函数单调性与变化率的关系函数的单调性和函数的变化率是相关的,单调递增的函数在变化率上是非负的;单调递减的函数在变化率上是非正的。

六、常见函数的单调性1. 一次函数:一次函数y=kx+b中,k>0时为单调递增函数,k<0时为单调递减函数。

2. 二次函数:二次函数y=ax²+bx+c中,a>0时为开口向上的单调递增函数,a<0时为开口向下的单调递减函数。

3. 指数函数:指数函数y=a^x (a>0, a≠1)是单调递增函数。

函数的单调性自己总结

函数的单调性自己总结

函数的单调性(局部性质)及最值1、增减函数(1)设函数y=f(x)的定义域为I,如果对于定义域I内的某个区间D内的任意两个自变量x 1,x2,当x1<x2时,都有f(x1)<f(x2),那么就说f(x)在区间D上是增函数.区间D称为y=f(x)的单调增区间.(2)如果对于区间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f(x)在这个区间上是减函数.区间D称为y=f(x)的单调减区间.注意:函数的单调性是函数的局部性质;函数的单调性还有单调不增,和单调不减两种2、图象的特点如果函数y=f(x)在某个区间是增函数或减函数,那么说函数y=f(x)在这一区间上具有(严格的)单调性,在单调区间上增函数的图象从左到右是上升的,减函数的图象从左到右是下降的.3、单调性的判定方法(A) 定义法:○1任取x1,x2∈D,且x1<x2;○2作差f(x1)-f(x2);○3变形(通常是因式分解和配方);○4定号(即判断差f(x1)-f(x2)的正负);○5下结论(指出函数f(x)在给定的区间D上的单调性).(B)图象法(从图象上看升降)(C)复合函数的单调性复合函数:如果y=f(u)(u∈M),u=g(x)(x∈A),则 y=f[g(x)]=F(x)(x∈A) 称为f、g的复合函数。

复合函数f[g(x)]的单调性与构成它的函数u=g(x),y=f(u)的单调性密切相关,其规律:“同增异减”注意:函数的单调区间只能是其定义域的子区间 ,不能把单调性相同的区间和在一起写成其并集.习 题1、判断函数单调性(1)下列函数中,在区间(0,2)上为增函数的是( )A. y=-x+1B. y=xC. y=x2-4x+5D. y=x 2(2)已知f(x)是R 上的增函数,若令F (x )=f(1-x)-f(1+x),则F (x )是R 上的( )A.增函数B.减函数C.先减后增的函数D.先增后减的函数 (3) 在区间(0,+∞)上不是增函数的函数是( )A .y=2x +1B .y=3x2+1C .y=x 2D .y=2x2+x +1(4)下列函数中,在区间(0,+∞)上不是增函数的是( )A .y =2x +1B .y =3x2+1C .y =2xD .y =|x|(5) 下列函数中,在)0,(-∞上为减函数的是( )A.y=3xB.y=-x2C.y=︱x ︱D.y=2x+1(6) 下列函数中,在区间上为增函数的是( ).A .B .C .D .(7)定义在R 上的偶函数f (x )的部分图象如图所示,则在(-2,0)上,下列函数中与f (x )的单调性不同的是( )A .y =x 2+1B .y =|x |+1C .y =⎩⎪⎨⎪⎧ 2x +1,x ≥0,x 3+1,x <0D .y =⎩⎪⎨⎪⎧e x,x ≥0,e -x ,x <0以下注意复合函数单调性的判断(8)已知函数f (x )=8+2x -x 2,如果g (x )=f ( 2-x 2 ),那么函数g (x ) ( )A .在区间(-1,0)上是减函数B .在区间(0,1)上是减函数C .在区间(-2,0)上是增函数D .在区间(0,2)上是增函数答案:(1)B (2)B (3) C (4)C (5) C (6) D (7)C (8)A2、 求函数的单调区间(1) 函数y=542)21(--x x 的递减区间是__________________.(2) 函数y =-(x -3)|x|的递增区间是________.(分段函数作图) (3) 函数|1|ln )(-=x x f 的单调递减区间为 ________.(分段函数作图) (4) 函数f (x )在区间(-2,3)上是增函数,则y =f (x +5)的递增区间是( )A .(3,8)B .(-7,-2)C .(-2,3)D .(0,5)(5)函数)2()(||)(x x x g x x f -==和的递增区间依次是( )A .]1,(],0,(-∞-∞B .),1[],0,(+∞-∞C .]1,(),,0[-∞+∞D ),1[),,0[+∞+∞(6) 求函数f (x )=x +a 2x (a >0)的单调区间.答案:(1)[2,+∞] (2)[0,32] (3))1,(-∞ (4)B (5)C(6)解:∵函数的定义域为{x |x ∈R ,且x ≠0},设x 1、x 2≠0,且x 1<x 2, f (x 1)-f (x 2)=x 1+a 2x 1-x 2-a 2x 2=(x 1-x 2)+a 2x 2-x 1x 1·x 2=x 1-x 2x 1·x 2-a 2x 1·x 2.(1)当x 1<x 2≤-a 或a ≤x 1<x 2时,x 1-x 2<0,x 1·x 2>a 2,∴f (x 1)-f (x 2)<0,∴f (x 1)<f (x 2),∴f (x )在(-∞,-a ]上和在[a ,+∞)上都是增函数.(2)当-a ≤x 1<x 2<0或0<x 1<x 2≤a 时,x 1-x 2<0, 0<x 1·x 2<a 2,∴f (x 1)-f (x 2)>0,∴f (x 1)>f (x 2), ∴f (x )在[-a,0)和(0,a ]上都是减函数.3、 根据函数单调性求得参数的取值范围(x 的取值范围)(1)函数y=(2k+1)X+b 在(-∞,+∞)上是减函数,则( )A.k>21 B.k<21 C.k>-21 D.k<-21 (2) 函数f(x)=21++x ax 在区间(-2,+∞)上为增函数,那么实数a 的取值范围为( ) A.0<a<21 B.a<-1或a>21 C.a>21D.a>-2 (3) 函数y =2x2-(a -1)x +3在(-∞,1]内递减,在(1,+∞)内递增,则a 的值是( )A .1B .3C .5D .-1(4)已知函数f(x)=ax+logax (a >0且a ≠1)在[1,2]上的最大值与最小值之和为loga2+6,则a 的值为________.(5)已知关于x 的函数y=loga(2-ax)在[0,1]上是减函数,则a 的取值范围是________ (6)函数f (x )=21++x ax 在区间(-2,+∞)上单调递增,则实数a 的取值范围是 ( )A .(0,21)B .(21,+∞)C .(-2,+∞)D .(-∞,-1)∪(1,+∞)(7)已知函数()()2212f x x a x =+-+在区间(]4,∞-上是减函数,则实数a 的取值范围是( )A .a ≤3B .a ≥-3C .a ≤5D .a ≥3(8) 已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+4x ,x ≥0,4x -x 2,x <0.若f (2-a 2)>f (a ),则实数a 的取值范围是( ) A .(-∞,-1)∪(2,+∞)B .(-1,2)C .(-2,1)D .(-∞,-2)∪(1,+∞)(9)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)(10) 若函数f (x )=|log a x |(0<a <1)在区间(a,3a -1)上单调递减,则实数a 的取值范围是________.(11)设函数f(x)=x+xa(a>0). ①求函数在(0,+∞)上的单调区间,并证明之; ②若函数f(x)在[a-2,+∞]上递增,求a 的取值范围.(12) 已知函数f (x )=a -1|x |.①求证:函数y =f (x )在(0,+∞)上是增函数;②若f (x )<2x 在(1,+∞)上恒成立,求实数a 的取值范围.(13) 函数f (x )=ax +1x +2在区间(-2,+∞)上是递增的,求实数a 的取值范围.答案:(1)D (2)C (3)C (4) 2 (5)(1,2) (6)B (7)A (8)C(9)B (10) 12<a ≤23(11)解析:(1)f(x)在(0,+∞)上的增区间为[a ,+∞],减区间为(0,a ). 证明:∵f ′(x)=1-2xa,当x ∈[a ,+∞]时, ∴f ′(x)>0,当x ∈(0,a )时,f ′(x)<0.即f(x)在[a +∞]上单调递增,在(0,a )上单调递减.(或者用定义证) (2)[a-2,+∞]为[a ,+∞]的子区间,所以a-2≥a ⇒a-a -2≥0⇒(a +1)( a -2)≥0⇒a -2≥0⇒a ≥4.(12)解:(1)证明:当x ∈(0,+∞)时,f (x )=a -1x,设0<x 1<x 2,则x 1x 2>0,x 2-x 1>0. f (x 1)-f (x 2)=(a -1x 1)-(a -1x 2)=1x 2-1x 1=x 1-x 2x 1x 2<0. ∴f (x 1)<f (x 2),即f (x )在(0,+∞)上是增函数. (2)由题意a -1x <2x 在(1,+∞)上恒成立,设h (x )=2x +1x ,则a <h (x )在(1,+∞)上恒成立.可证h (x )在(1,+∞)上单调递增.故a ≤h (1),即a ≤3,∴a 的取值范围为(-∞,3]. (13)解:f (x )=ax +1x +2=a (x +2)+1-2a x +2=1-2ax +2+a .任取x 1,x 2∈(-2,+∞),且x 1<x 2,则f (x 1)-f (x 2)=1-2a x 1+2-1-2ax 2+2=(1-2a )(x 2-x 1)(x 1+2)(x 2+2). ∵函数f (x )=ax +1x +2在区间(-2,+∞)上为增函数,∴f (x 1)-f (x 2)<0.∵x 2-x 1>0,x 1+2>0,x 2+2>0,∴1-2a <0,a >12.即实数a 的取值范围是⎝⎛⎭⎫12,+∞.4、根据函数单调性求x 的取值范围(1)若函数f(x)是定义在(0,+∞)上的增函数,则不等式f(x)>f(8x-16)的解集为_______________. (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( )A .(-1,1)B .(0,1)C .(-1,0)∪(0,1)D .(-∞,-1)∪(1,+∞)(3)已知函数f(x)是R 上的增函数,A(0,-1)、B(3,1)是其图象上的两点,那么不等式 |f(x +1)|<1的解集的补集是( )A .(-1,2)B .(1,4)C .(-∞,-1)∪[4,+∞)D .(-∞,-1)∪[2,+∞)(4)已知偶函数()f x 在区间[0,)+∞单调递增,则满足(21)f x -<1()3f 的x 取值范围是A .(13,23)B .(∞-,23)C .(12,23)D .⎪⎭⎫ ⎝⎛+∞,32答案:(1)(2,716) (2)D (3)D (4)C5、根据函数单调性求函数最值(1)已知定义在R 上的奇函数f(x)满足f(1+x)=f(1-x),且f(x)在区间[3,5]上单调递增,则函数f(x)在区间[1,3]上的( )A .最大值是f(1),最小值是f(3)B .最大值是f(3),最小值是f(1)C .最大值是f(1),最小值是f(2)D .最大值是f(2),最小值是f(3)(2)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 .6D .12(3)函数f (x )=a x +log a (x +1)在[0,1]上的最大值与最小值的和为a ,则a =________.(4)已知定义域为[0,1]的函数f (x )同时满足:①对于任意的x ∈[0,1],总有f (x )≥0;②f (1)=1;③若x 1≥0,x 2≥0,x 1+x 2≤1,则有f (x 1+x 2)≥f (x 1)+f (x 2).Ⅰ求f (0)的值; Ⅱ求f (x )的最大值;Ⅲ若对于任意x ∈[0,1),总有4f 2(x )-4(2-a )f (x )+5-4a ≥0,求实数a 的取值范围.答案:(1)A (2)C (3)12(4)解:Ⅰ对于条件③,令x 1=x 2=0得f (0)≤0, 又由条件①知f (0)≥0,故f (0)=0. Ⅱ设0≤x 1<x 2≤1,则x 2-x 1∈(0,1),∴f (x 2)-f (x 1)=f [(x 2-x 1)+x 1]-f (x 1)≥f (x 2-x 1)+f (x 1)-f (x 1)=f (x 2-x 1)≥0. 即f (x 2)≥f (x 1),故f (x )在[0,1]上递增,从而f (x )的最大值是f (1)=1.Ⅲ因f (x )在[0,1]上是增函数,则f (x )∈[0,1],又4f 2(x )-4(2-a )f (x )+5-4a ≥0⇒a ≤4f 2(x )-8f (x )+54-4f (x )对x ∈[0,1)恒成立,设y =4f 2(x )-8f (x )+54-4f (x )=1-f (x )+14[1-f (x )]≥1,则a ≤1.6、 根据函数单调性判断函数值大小(1)设函数f(x)在(-∞,+∞)上是减函数,则下列不等式正确的是( )A.f(2a)<f(a)B.f(a 2)<f(a) C.f(a 2+a)<f(a) D.f(a 2+1)<f(a) 答案:D(2)定义在R 上的偶函数f (x )满足:对任意x 1,x 2∈[0,+∞)(x 1≠x 2),有f (x 2)-f (x 1)x 2-x 1<0,则( )A .f (3)<f (-2)<f (1)B .f (1)<f (-2)<f (3)C .f (-2)<f (1)<f (3)D .f (3)<f (1)<f (-2)(3)已知定义域为R 的函数f (x )在区间(-∞,5)上单调递减,对任意实数t ,都有f (5+t )=f (5-t ),那么下列式子一定成立的是( )A .f (-1)<f (9)<f (13)B .f (13)<f (9)<f (-1)C .f (9)<f (-1)<f (13)D .f (13)<f (-1)<f (9) (4)已知f (x )在区间(-∞,+∞)上是增函数,a 、b ∈R 且a +b ≤0,则下列不等式中正确的是( )A .f (a )+f (b )≤-f (a )+f (b )]B .f (a )+f (b )≤f (-a )+f (-b )C . f (a )+f (b )≥-f (a )+f (b )]D .f (a )+f (b )≥f (-a )+f (-b ) (5)定义在R 上的函数f (x )满足f (-x )=-f (x +4),当x >2时,f (x )单调递增,如果x 1+x 2<4,且(x 1-2)(x 2-2)<0,则f (x 1)+f (x 2)的值( ) A .恒小于0 B .恒大于0 C .可能为0 D .可正可负答案:(1)D (2)A (3)C (4)B (5)A。

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©
例4. 求函数 f ( x) x 3 3 x 2 9 x 5 的极值 解: f ( x ) 3 x 2 6 x 9 3( x 1)( x 3) 令 3( x 1)( x 3) 0 求得驻点x1 1, x2 3 由 f ( x) 3( x 1)(x 3) 来确定 f '(x) 的符号, (−∞,−1) −1 (−1 , 3) f ' (x) + 0 - 3 0 (3,+∞) +
定理 3 (极值的单调性判别法)
设函数 f ( x ) 在 x0 的某邻域内连续 且在空心邻域 ,
内有导数, 当 x 由小到大通过x0 时 ,
(1) f (x) “左正右负” , 则 f ( x ) 在 x0 取极大值. (2) f (x) “左负右正” , 则 f ( x ) 在 x0 取极小值; (3) 如果 f '(x) 在点 x0 两边同号,则 f (x) 在 x0 处无极值.
因此 从而
©
练习3. 求函数 解: 1) 求导数 f ( x) x 2) 求极值可疑点 3) 列表判别
2 3
的极值 .
1 ( x 1) 2 x 3 3
2 x 5 5 3 3 x
2 令 f ( x) 0 , 得 x1 5 ;
令 f ( x) , 得 x2 0
©
1
1
x
内容小结 1. 可导函数单调性判别
f ( x) 0 , x I f ( x) 0 , x I
f (x)在 I 上单调递增
f (x)在 I 上单调递减
2.求极值点和极值的步骤. (1)求出导数 f '(x), (2)求出f '(x) = 0的根及导数不存在的点; (3)考察在上述点的左,右邻近f ' (x)的符号正负情形,
某个去心邻域内, 对于任何点x , f (x) < f (x0) 均成立.
f ( x ) f ( x0 ) 0 于是当x < x0时, x x0 f ( x ) f ( x0 ) lim 0 因此, f ( x0 ) x x0 0 x x0
f ( x ) f ( x0 ) lim 0 同理当 x >x0 时, f ( x0 ) x x 0 0 x x0 © 从而得到 f '(x0) = 0.
以便确定该点是否是极值点,如果是极值点,还要按定理 确定对应的函数值是极大值还是极小值; (4)求出各极值点处的函数值,就得函数f (x)的全部极值.
©
思考与练习 1. 设在 [0 ,1] 上 f ( x) 0 , 则 f (0) , f (1) , f (1) f (0)
或 f (0) f (1) 的大小顺序是 ( B )
f (1) f (0) f ( ) (0 1)
©
练习2+. 证明
时, 成立不等式
sin x 2 证: 令 f ( x) , x
且 注 x cos x sin x cos x f ( x) 2 ( x tan x) 0 x2 x
x 1
tan x
f ( x) x e
2 3 x
f ( x) (6 18x 9 x 2 x 3 )e x
f ( x)
1
f "' (0) = 6 0, 故 x= 0 不是极值点.
©
0
1
2
0
2 x
4
6
例7. 求函数 解: 1) 求导数
的极值 .
f ( x) 6 x ( x 2 1) 2 ,
2) 求驻点
令 f ( x) 0 , 得驻点 3) 判别 因 f (0) 6 0 , 故
f ( x) 6 ( x 2 1)(5 x 2 1)
x1 1, x2 0 , x3 1
为极小值 ;
y
又 f (1) f (1) 0 , 故需用第一判别法判别.
2 5 2 ( 5 , )
x ( , 0) f (x) f (x)
0 0
2 (0 , 5 )

0 0.33

其极大值为 是极大点,
是极小点, 其极小值为
©
f (x)
函数在x = -1处取得极大值,极大值为f (-1)=10 ;
函数在 x =3 处取得极小值,极小值为f (3)= -22 .
©
例5 求函数 f ( x) 1 ( x 2) 3 的极值. 2 解: 当 x2 时 f ( x ) 3 3 x 2

(−∞, 2 ) f '(x) f (x) +

2 不存在 f (2)=1
( 2 ,+∞) -
f (x)在x=2连续,再由函数的单调性,可知
. f (2)=1是函数f (x)的极大值.
©
定理4 (二阶导数判别法) 二阶导数 , 且 则 则 在点 在点 取极大值 ;
由 f ( x0 ) 0 知 , 0 , 0 x x0 时, 故当 x0 x x0 时, ( x ) 0 ; f f 当 x0 x x0 时, ( x ) 0 , x0 x0 x0 由第一判别法知 f ( x ) 在 x0 取极大值.
二、函数的极值及其求法
定义2:
对该邻域内的任何点x,
若恒有 则称 为 的极大点 ,

若恒有 则称 称
为函数的极大值 ;
为 的极小点 ,
为函数的极小值 .
极大点与极小点统称为极值点 .
©
例如 (P93例2)
y
f ( x) 2 x 3 9 x 2 12 x 3
为极大点 , 是极大值
2 1
o 1 2 x 是极小值 为极小点 , 注意: 1) 函数的极值是函数的局部性质. 2) 对常见函数, 极值点可能出现在导数为 0 的点 或导数不存在的点. y x 1 , x4 为极大点
x 2 , x5 为极小点
x3 不是极值点
o a x1 x2 x3 x4
©
x5 b
x x 为导数不存在的点 2
定理 2. (取得极值的必要条件) 设函数 f (x) 在点 x0 处可导,且在点 x0 处取得极值, 那么这函数在点 x0 处的导数为零,即 f '(x0) = 0 证:先设 f (x0) 是极大值.由极大值的定义, 在点 x0 的
(2)极小值类似可证 . ©
取极小值 . f ( x ) f ( x0 ) lim f ( x ) 证: (1) f ( x0 ) lim x x0 x x x x x x0 0
0
定理 (判别法的推广) 且 则: 1) 当 n为偶数时, 为极值点 , 且 是极小点 ; 是极大点 . 2) 当 n为奇数时, 证: 利用 在 不是极值点 .
的单调减区间为(1 , 2).
©
o
1 2
x
说明:
1) 单调区间的分界点除驻点外,也可是导数不存在的点. 例如,
y y 3 x2
o y
x
2) 如果函数在某驻点两边导数同号, 则不改变函数的单调性 .
例如,
o
y x3
x
©
例3 证明:当x >1时, 2 x 3 1 . x
1 证: 令 f ( x ) 2 x ( 3 ) x
故结论正确 .
©
例6. 求函数f ( x) x 3e x的极值. 解: 1) 求导数 f ( x ) (3 x 2 x 3 )e x
( x) (6 x 6 x 2 x 3 )e x f
2) 求驻点 x= 0 , x=3。 f " (3)= - 9e-3<0, 故 x =3 为极大点, 3) 判别 f (3)=27e-3为极大值, 求三阶导数 f "(0)=0 定理4无效,
©
例2. 确定函数
的单调区间.
( x) 6 x 2 18 x 12 6( x 1)( x 2) 解: f
令 f ( x) 0 , 得 x 1, x 2
x
f (x) f (x)

( , 1)
1
0
(1 , 2)


2 0 1
( 2 , )
y
2
2 的单调增区间为 ( , 1) , (2 , ); 1
f ( n ) ( x0 ) 0 ,
点的泰勒公式 , 可得
f ( n ) ( x0 ) ( x x0 ) n f ( x) f ( x0 ) f ( x0 )( x x0 ) n! 当 充分接近 时, 上式左端正负号由右端第一项确定 , o(( x x0 ) n )
第三章
第四节
函数的单调性与极值
一、函数单调性的判定法
二、函数的极值及其求法
©
一、 函数单调性的判定法 定理 1. 设函数 y = f (x) 在[a,b] 上连续,在(a,b) 内可导,
若在(a,b) 内f ‘(x)> 0,则函数 y = f (x) 在 [a,b] 上单调增加
( f ( x ) 0) ,
(减少) 任取
注: [a,b] 可改换成其它各种区间 证: 无妨设 由拉格朗日中值定理得
0

©

在 I 内单调递增.
例1.讨论函数 y = e x −2x−2的单调性.
解:函数 y = e x −2x−2的定义域为(−∞+∞),
e x 2 0 ,得驻点 x=ln2 . y
在(−∞,ln2)内 y' <0,所以函数在(−∞,ln2)上单调减少; 在(ln2 ,+∞)内y' >0,所以函数在(ln2 , +∞)上单调增加. 注: 使得 f ' ( x ) 0的点 x 称为函数的驻点.
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