函数的单调性问题教师版
函数的单调性教案(获奖)
函数的单调性教案(获奖)章节一：函数单调性的引入1. 引入概念：单调增加和单调减少2. 讲解实例：设f(x) = x，则f(x)在实数集上单调增加设g(x) = -x，则g(x)在实数集上单调减少3. 总结：函数单调性是描述函数值变化趋势的重要性质，分为单调增加和单调减少两种情况。
章节二：函数单调性的定义1. 定义单调增加：若对于任意的x1 < x2，都有f(x1) ≤f(x2)，则称f(x)在区间I上单调增加。
2. 定义单调减少：若对于任意的x1 < x2，都有f(x1) ≥f(x2)，则称f(x)在区间I上单调减少。
3. 举例说明：设h(x) = 2x + 3，则h(x)在实数集上单调增加设k(x) = -x^2 + 1，则k(x)在区间[-1, 1]上单调增加，在区间(-∞, -1]和[1, +∞)上单调减少章节三：函数单调性的判断方法1. 导数法：若函数f(x)在区间I上可导，且导数f'(x) ≥0（单调增加）或f'(x) ≤0（单调减少），则f(x)在区间I上单调增加或单调减少。
2. 图像法：绘制函数图像，观察函数值的变化趋势，判断单调性。
3. 表格法：列出函数在不同x值下的函数值，观察函数值的变化规律，判断单调性。
章节四：函数单调性的应用1. 最大值和最小值：对于单调增加的函数，最大值出现在定义域的右端点；对于单调减少的函数，最小值出现在定义域的左端点。
2. 函数的切线：单调增加的函数在切点处的切线斜率为正；单调减少的函数在切点处的切线斜率为负。
3. 函数的图像：单调增加的函数图像上升，单调减少的函数图像下降。
章节五：单调性在实际问题中的应用1. 线性规划：利用函数的单调性确定最优解的位置。
2. 优化问题：求函数的最值，利用函数的单调性判断最值的位置。
3. 经济学：分析市场需求和供给的单调性，预测市场变化趋势。
4. 物理学：研究物体运动的速度和加速度，利用单调性分析物体的运动状态。
《函数单调性教案》
《函数单调性教案》一、教学目标：1. 理解函数单调性的概念，掌握函数单调增和单调减的定义。
2. 学会利用单调性判断函数的性质，如极值、最值等。
3. 能够运用单调性解决实际问题，如求函数的极值、最值等。
二、教学内容：1. 函数单调性的概念及单调增、单调减的定义。
2. 单调性的判断方法及应用。
3. 实际问题中的单调性应用。
三、教学重点与难点：1. 函数单调性的概念及判断方法。
2. 单调性在实际问题中的应用。
四、教学方法：1. 讲授法：讲解函数单调性的概念、判断方法及应用。
2. 案例分析法：分析实际问题，引导学生运用单调性解决问题。
3. 互动教学法：提问、讨论，激发学生的思考。
五、教学过程：1. 导入：复习函数的概念，引导学生思考函数的性质。
2. 讲解：讲解函数单调性的概念，引导学生理解单调增、单调减的定义。
3. 举例：分析具体函数的单调性，让学生学会判断。
4. 练习：布置练习题，让学生巩固单调性的判断方法。
5. 案例分析：分析实际问题，引导学生运用单调性解决问题。
6. 总结：回顾本节课的内容，强调单调性的重要性。
7. 作业布置：布置课后作业，巩固所学内容。
六、教学评估：1. 课堂提问：通过提问了解学生对函数单调性的理解和掌握程度。
2. 练习题：收集学生练习题的答案，评估学生对单调性判断方法的掌握。
3. 案例分析：评估学生在实际问题中运用单调性的能力。
七、教学拓展：1. 引导学生思考函数单调性在实际生活中的应用，如经济学中的需求曲线、供给曲线等。
2. 介绍函数单调性在数学其他领域的应用，如微分、积分等。
八、教学资源：1. 教材：提供相关教材，为学生提供系统性的学习材料。
2. 课件：制作课件，辅助教学，提高课堂效果。
3. 练习题：准备练习题，巩固所学内容。
4. 实际问题案例：收集实际问题案例，用于教学实践。
九、教学建议：1. 注重概念的理解：在教学过程中，要强调函数单调性概念的理解，让学生明白单调性是什么。
数学高一(上)沪教版(函数的性质--单调性(一))教师版
，(1,0-，()0,1，1,+∞⎡⎣b a ⎤⎥⎦，,0b a ⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭，0,b a ⎛- ⎝，⎡-⎢⎣上单调递增（减），则数()f x 在区间[],b --上单调递增（减）； 上单调递增（减），则数)在区间[]-上单调递减（增）。
【注意】书写函数的单调区间时，区间端点的开或闭没有严格规定，习惯上，若函数在区间端点处有定义，则写成闭【典型例题分析】例1、判断函数()21xf x x =-在区间()1,1-上的单调性。
【解析】利用函数的单调性的定义判读即可。
【答案】()21xf x x =-在区间()1,1-上单调递减。
变式练习1：已知()3f x x x =+，判断()f x 在(),-∞+∞上的单调性，并证明。
【解析】直接利用函数单调性的定义判断。
【答案】()f x 在(),-∞+∞是增函数【点拨】用定义研究函数的单调性时，所取12,x x 应是指定区间上的任意两值，对差()()12f x f x -的变形主要有因式分解或配方、通分、分子有理化等方法，确定差的符号时要注意12,x x 的所在范围，另外，有字母系数（即参数）的要注意字母对单调性的影响（如y kx b =+）变式练习2：证明：函数()1f x x x=+在()0,1上是减函数。
证明略例2、求下列函数的单调区间 （1）()210y x x x =+< （2）221x y x -=+ （3）223y x x =-++ 【解析】 利用常见函数的单调性及函数图像求解 【答案】（1）单调减区间(),0-∞ （2）单调增区间()()1,,,1-+∞-∞- （3）单调增区间为]([],1,0,1-∞- 单调减区间为[])1,0,1,-+∞⎡⎣例3、已知()f x 为偶函数，且当x ∈)0,+∞⎡⎣时单调递减，求()22f x x -()1x ≤的单调区间。
【解析】根据外层函数的单调区间，对内层函数的单调区间进行相应分段。
函数的单调性 教案
函数的单调性教案教案标题：函数的单调性教案目标：1. 理解函数的单调性的概念和意义；2. 掌握判断函数单调性的方法和技巧；3. 能够应用函数的单调性解决实际问题。
教案步骤：引入与导入（5分钟）：1. 引入函数的概念，复习函数的定义和表示方法；2. 引入函数的单调性的概念，解释函数的单调性与图像的关系。
讲解与示范（15分钟）：1. 解释函数的单调性的定义：若对于函数f(x)的定义域内的任意两个实数a和b，若a < b，则有f(a) < f(b)（单调递增）或f(a) > f(b)（单调递减）；2. 示范判断函数的单调性的方法：通过函数的导数、函数的图像、函数的表格等方式。
练习与讨论（20分钟）：1. 练习判断函数的单调性：给出一些函数的表达式或图像，学生根据定义判断其单调性；2. 学生讨论判断函数单调性的方法和技巧，分享自己的解题思路。
应用与拓展（15分钟）：1. 应用函数的单调性解决实际问题：例如利用函数的单调性解决最优化问题、优化生产过程等；2. 拓展函数的单调性概念：介绍函数的严格单调性和非严格单调性，以及函数的局部单调性和整体单调性。
总结与延伸（5分钟）：1. 总结函数的单调性的概念和判断方法；2. 引导学生思考函数的单调性在数学和实际问题中的应用。
教案评估：1. 出示几个函数的图像，要求学生判断其单调性；2. 布置作业，要求学生解决一个实际问题，应用函数的单调性进行分析和求解。
教案拓展：1. 引入函数的凹凸性的概念，与函数的单调性进行比较；2. 引入函数的最值概念，与函数的单调性进行联系和探讨。
2025高考数学必刷题 第15讲、单调性问题(教师版)
第15讲单调性问题知识梳理知识点一：单调性基础问题1、函数的单调性函数单调性的判定方法：设函数()y f x =在某个区间内可导，如果()0f x '>，则()y f x =为增函数；如果()0f x '<，则()y f x =为减函数．2、已知函数的单调性问题①若()f x 在某个区间上单调递增，则在该区间上有()0f x '≥恒成立（但不恒等于0）；反之，要满足()0f x '>，才能得出()f x 在某个区间上单调递增；②若()f x 在某个区间上单调递减，则在该区间上有()0f x '≤恒成立（但不恒等于0）；反之，要满足()0f x '<，才能得出()f x 在某个区间上单调递减．知识点二：讨论单调区间问题类型一：不含参数单调性讨论（1）求导化简定义域（化简应先通分，尽可能因式分解；定义域需要注意是否是连续的区间）；（2）变号保留定号去（变号部分：导函数中未知正负，需要单独讨论的部分．定号部分：已知恒正或恒负，无需单独讨论的部分）；（3）求根作图得结论（如能直接求出导函数等于0的根，并能做出导函数与x 轴位置关系图，则导函数正负区间段已知，可直接得出结论）；（4）未得结论断正负（若不能通过第三步直接得出结论，则先观察导函数整体的正负）；（5）正负未知看零点（若导函数正负难判断，则观察导函数零点）；（6）一阶复杂求二阶（找到零点后仍难确定正负区间段，或一阶导函数无法观察出零点，则求二阶导）；求二阶导往往需要构造新函数，令一阶导函数或一阶导函数中变号部分为新函数，对新函数再求导．（7）借助二阶定区间（通过二阶导正负判断一阶导函数的单调性，进而判断一阶导函数正负区间段）；类型二：含参数单调性讨论（1）求导化简定义域（化简应先通分，然后能因式分解要进行因式分解，定义域需要注意是否是一个连续的区间）；（2）变号保留定号去（变号部分：导函数中未知正负，需要单独讨论的部分．定号部分：已知恒正或恒负，无需单独讨论的部分）；（3）恒正恒负先讨论（变号部分因为参数的取值恒正恒负）；然后再求有效根；（4）根的分布来定参（此处需要从两方面考虑：根是否在定义域内和多根之间的大小关系）；（5）导数图像定区间；【解题方法总结】1、求可导函数单调区间的一般步骤（1）确定函数()f x 的定义域；（2）求()f x '，令()0f x '=，解此方程，求出它在定义域内的一切实数；（3）把函数()f x 的间断点（即()f x 的无定义点）的横坐标和()0f x '=的各实根按由小到大的顺序排列起来，然后用这些点把函数()f x 的定义域分成若干个小区间；（4）确定()f x '在各小区间内的符号，根据()f x '的符号判断函数()f x 在每个相应小区间内的增减性．注：①使()0f x '=的离散点不影响函数的单调性，即当()f x '在某个区间内离散点处为零，在其余点处均为正（或负）时，()f x 在这个区间上仍旧是单调递增（或递减）的．例如，在(,)-∞+∞上，3()f x x =，当0x =时，()0f x '=；当0x ≠时，()0f x '>，而显然3()f x x =在(,)-∞+∞上是单调递增函数．②若函数()y f x =在区间(,)a b 上单调递增，则()0f x '≥（()f x '不恒为0），反之不成立．因为()0f x '≥，即()0f x '>或()0f x '=，当()0f x '>时，函数()y f x =在区间(,)a b 上单调递增．当()0f x '=时，()f x 在这个区间为常值函数；同理，若函数()y f x =在区间(,)a b 上单调递减，则()0f x '≤（()f x '不恒为0），反之不成立．这说明在一个区间上函数的导数大于零，是这个函数在该区间上单调递增的充分不必要条件．于是有如下结论：()0f x '>⇒()f x 单调递增；()f x 单调递增()0f x '⇒≥；()0f x '<⇒()f x 单调递减；()f x 单调递减()0f x '⇒≤．必考题型全归纳题型一：利用导函数与原函数的关系确定原函数图像【例1】（2024·全国·高三专题练习）设()f x '是函数()f x 的导函数，()y f x '=的图象如图所示，则()y f x =的图象最有可能的是（）A ．B ．C ．D ．【答案】C【解析】由导函数的图象可得当0x <时，()0f x ¢>，函数()f x 单调递增；当02x <<时，()0f x '<，函数()f x 单调递减；当2x >时，()0f x ¢>，函数()f x 单调递增.只有C 选项的图象符合.故选：C.【对点训练1】（多选题）（2024·全国·高三专题练习）已知函数()f x 的定义域为R 且导函数为'()f x ，如图是函数'()y xf x =的图像，则下列说法正确的是A ．函数()f x 的增区间是(2,0),(2,)-+∞B ．函数()f x 的增区间是()(),2,2,-∞-+∞C ．2x =-是函数的极小值点D ．2x =是函数的极小值点【答案】BD【解析】先由题中图像，确定()f x '的正负，得到函数()f x 的单调性；从而可得出函数极大值点与极小值点，进而可得出结果.由题意，当02x <<时，()0f x '<；当2x >，()0f x '>；当20x -<<时，()0f x '<；当<2x -时，()0f x '>；即函数()f x 在(),2-∞-和(2,)+∞上单调递增，在()2,2-上单调递减，因此函数()f x 在2x =时取得极小值，在2x =-时取得极大值；故A 错，B 正确；C 错，D 正确.故选：BD.【对点训练2】（2024·黑龙江齐齐哈尔·统考二模）已知函数()y xf x '=的图象如图所示（其中()f x '是函数()f x 的导函数），下面四个图象中可能是()y f x =图象的是（）A ．B ．C ．D ．【答案】C【解析】由()y xf x '=的图象知，当(),1x ∈-∞-时，()0xf x '<，故()0f x ¢>，()f x 单调递增；当()1,0x ∈-时，()0xf x '>，故()0f x '<，当[)0,1x ∈，()0xf x '≤，故()0f x '≤，等号仅有可能在x ＝0处取得，所以()1,1x ∈-时，()f x 单调递减；当()1,x ∈+∞时，()0xf x '>，故()0f x ¢>，()f x 单调递增，结合选项只有C 符合.故选：C.【对点训练3】（2024·陕西西安·校联考一模）已知定义在[3,4]-上的函数()f x 的大致图像如图所示，()f x '是()f x 的导函数，则不等式()0xf x '>的解集为（）A ．5(2,1)1,2⎛⎫-- ⎪⎝⎭B ．(3,2)--C ．5(1,0)1,2⎛⎫- ⎪⎝⎭D ．(3,4)【答案】C【解析】若0x <，则()()0,f x f x '<单调递减，图像可知，()1,0x ∈-，若0x >，则()()0,f x f x '>单调递增，由图像可知51,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭，故不等式()0xf x '>的解集为()51,01,2⎛⎫- ⎪⎝⎭．故选：C【解题方法总结】原函数的单调性与导函数的函数值的符号的关系，原函数()f x 单调递增⇔导函数()0f x '≥（导函数等于0，只在离散点成立，其余点满足()0f x '>）；原函数单调递减⇔导函数()0f x '≤（导函数等于0，只在离散点成立，其余点满足0()0f x <）．题型二：求单调区间【例2】（2024·江西鹰潭·高三贵溪市实验中学校考阶段练习）函数22ln x y x x+=+的单调递增区间为（）A ．(0,2)B ．(0,1)C ．(2,)+∞D ．(1,)+∞【答案】D【解析】函数的定义域为(0,)+∞.222ln ln x y x x x x x +=+=++，则2222212(2)(1)1x x x x y x x x x +-+-'=-+==.令00y x >⎧⎨>'⎩，解得(1,)x ∈+∞.故选：D【对点训练4】（2024·全国·高三专题练习）函数ln y x x =（）A ．严格增函数B ．在0,1e ⎛⎫⎪⎝⎭上是严格增函数，在1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上是严格减函数C ．严格减函数D ．在0,1e ⎛⎫⎪⎝⎭上是严格减函数，在1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上是严格增函数【答案】D【解析】已知ln y x x =，0x >，则1ln ln 1y x x x x'=+⋅=+，令0y '=，即ln 10x +=，解得1ex =，当10e x <<时，0'<y ，所以在0,1e ⎛⎫⎪⎝⎭上是严格减函数，当1e x >时，0'>y ，所以在1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上是严格增函数，故选：D.【对点训练5】（2024·全国·高三专题练习）函数()()2ln 41f x x =-的单调递增区间（）A ．1,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭B ．1,2⎛⎫-∞- ⎪⎝⎭C ．11,22⎛⎫- ⎪⎝⎭D ．()0,∞+【答案】A【解析】由2410x ->，可得12x <-或12x >，所以函数()()2ln 41f x x =-的定义域为11,,22⎛⎫⎛⎫-∞-⋃+∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.求导可得()2841x f x x =-'，当()0f x ¢>时，0x >，由函数定义域可知，12x >，所以函数()()2ln 41f x x =-的单调递增区间是1,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭.故选：A.【对点训练6】（2024·高三课时练习）函数()bf x ax x=+（a 、b 为正数）的严格减区间是（）．A ．,⎛-∞ ⎝B ．,0b a ⎛⎫- ⎪⎝⎭与0,b a ⎛⎫⎪⎝⎭C ．⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭与⎛ ⎝D ．⎛⎫⎛⎫⋃ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭【答案】C【解析】由题得0x ≠.由()2b f x a x -'=，令()20b f x a x '=-<解得0x <<或0x <<．所以函数()bf x ax x =+的严格减区间是⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭与⎛ ⎝.选项D ，本题的两个单调区间之间不能用“ ”连接，所以该选项错误.故选：C【解题方法总结】求函数的单调区间的步骤如下：（1）求()f x 的定义域（2）求出()f x '．（3）令()0f x '=，求出其全部根，把全部的根在x 轴上标出，穿针引线．（4）在定义域内，令()0f x '>，解出x 的取值范围，得函数的单调递增区间；令()0f x '<，解出x 的取值范围，得函数的单调递减区间．若一个函数具有相同单调性的区间不只一个，则这些单调区间不能用“ ”、“或”连接，而应用“和”、“，”隔开．题型三：已知含量参函数在区间上单调或不单调或存在单调区间，求参数范围【例3】（2024·宁夏银川·银川一中校考三模）若函数2()ln 2x f x x =-在区间1(,3m m +上不单调，则实数m 的取值范围为（）A ．203m <<B ．213m <<C ．213m ≤≤D ．m >1【答案】B【解析】函数2()ln 2x f x x =-的定义域为(0,)+∞，且2(11)1)1)((x f x x x x xx x -==+-'=-，令()0f x '=，得1x =，因为()f x 在区间1(,)3m m +上不单调，所以0113m m m >⎧⎪⎨<<+⎪⎩，解得：213m <<故选：B.【对点训练7】（2024·陕西西安·统考三模）若函数()2ln f x x ax x =-+在区间()1,e 上单调递增，则a 的取值范围是（）A ．[)3,+∞B ．(],3-∞C ．23,e 1⎡⎤+⎣⎦D ．23,e 1⎡⎤-⎣⎦【答案】B【解析】因为函数()2ln f x x ax x =-+在区间()1,e 上单调递增，所以()120f x x a x'=-+≥在区间()1,e 上恒成立，即12a x x ≤+在区间()1,e 上恒成立，令()()121e g x x x x=+<<，则())22221112120x g x x x x +--'=-==>，所以()g x 在()1,e 上递增，又()13g =，所以3a ≤.所以a 的取值范围是(],3-∞.故选：B【对点训练8】（2024·全国·高三专题练习）若函数()()3log (0a f x ax x a =->且1)a ≠在区间()0,1内单调递增，则a 的取值范围是（）A ．[)3,+∞B ．(]1,3C ．10,3⎛⎫⎪⎝⎭D ．1,13⎡⎫⎪⎢⎣⎭【答案】A【解析】令()3g x ax x μ==-，则()23g x a x '=-，当x >x <()0g x '<，当x <<()0g x '>，所以()g x在⎫+∞⎪⎪⎭和,⎛-∞ ⎝上递减，在⎛ ⎝上递增，当1a >时，log a y μ=为增函数，且函数()f x 在区间()0,1内单调递增，所以101a ⎧⎪>⎪⎪≤⎨≥，解得3a ≥，此时()g x 在()0,1上递增，则()()00g x g >=恒成立，当01a <<时，log a y μ=为减函数，且函数()f x 在区间()0,1内单调递增，所以001a ≤<<⎩，无解，综上所述，a 的取值范围是[)3,+∞.故选：A.【对点训练9】（2024·全国·高三专题练习）已知函数()sin cos f x x a x =+在区间ππ,42⎛⎫⎪⎝⎭上是减函数，则实数a 的取值范围为（）A．1a -B ．1a ≥C．1a >D ．1a ≥-【答案】B【解析】由题意，()cos sin 0f x x a x '=-≤在ππ,42⎛⎫⎪⎝⎭上恒成立，即cos 1sin tan x a x x ≥=在ππ,42⎛⎫⎪⎝⎭上恒成立，因为tan y x =在ππ,42⎛⎫⎪⎝⎭上单调递增，所以tan 1y x =>，所以在ππ,42x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时，101tan x <<，所以1a ≥.故选：B【对点训练10】（2024·全国·高三专题练习）三次函数3()f x mx x =-在(,)-∞+∞上是减函数，则m 的取值范围是（）A ．0m <B ．1m <C ．0m ≤D ．1m £【答案】A【解析】对函数3()f x mx x =-求导，得2()31f x mx '=-因为函数()f x 在(,)-∞+∞上是减函数，则()0f x '≤在R 上恒成立，即2310mx -≤恒成立，当20x =，即0x =时，2310mx -≤恒成立；当20x ≠，即0x ≠时，20x ≥，则213m x ≤，即2min13m x ⎛⎫≤ ⎪⎝⎭，因为210x ≥，所以30m ≤，即0m ≤；又因为当0m =时，()f x x =-不是三次函数，不满足题意，所以0m <.故选：A ．【对点训练11】（2024·青海西宁·高三校考开学考试）已知函数()ln 1af x x x =++.若对任意1x ，(]20,2x ∈，且12x x ≠，都有()()21211f x f x x x ->--，则实数a 的取值范围是（）A ．27,4⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦B ．(],2-∞C ．27,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭D ．(],8∞-【答案】A【解析】根据题意，不妨取12x x <，则()()21211f x f x x x ->--可转化为()()2112f x f x x x ->-，即112212ln ln 11a ax x x x x x ++<++++.令()ln 1aF x x x x =+++，则对任意1x ，(]20,2x ∈，且12x x <，都有()()12F x F x <，所以()F x 在(]0,2上单调递增，即()()21101a F x x x '=-+≥+在(]0,2上恒成立，即()31x a x+≤在(]0,2上恒成立.令()()31x h x x+=，02x <≤，则()()()22121x x h x x +-'=，02x <≤，令()0h x '<，得102x <<，令()0h x '>，得122x <≤，所以()h x 在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递减，在1,22⎛⎤⎥⎝⎦上单调递增，所以()min 12724h x h ⎛⎫== ⎪⎝⎭，所以274a ≤，即实数a 的取值范围是27,4⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦，故选:A【对点训练12】（2024·全国·高三专题练习）若函数()2ln 2f x x ax =+-在区间1,22⎛⎫ ⎪⎝⎭内存在单调递增区间，则实数a 的取值范围是（）A ．[)2,-+∞B ．1,8⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭C ．128⎡⎫--⎪⎢⎣⎭，D ．()2,-+∞【答案】D【解析】∵2()ln 2f x x ax =+-，∴1()2f x ax x'=+，若()f x 在区间1,22⎛⎫ ⎪⎝⎭内存在单调递增区间，则1()0,22,f x x '>∈⎛⎫⎪⎝⎭有解，故212a x>-，令21()2g x x =-，则21()2g x x =-在1,22⎛⎫⎪⎝⎭单调递增，1()22g x g ⎛⎫∴>=- ⎪⎝⎭，故 2 a >-.故选：D.【对点训练13】（2024·全国·高三专题练习）若函数2()ln 2f x x x x =+--在其定义域的一个子区间(21,21)k k -+内不是单调函数，则实数k 的取值范围是（）A ．33,24⎛⎫- ⎪⎝⎭B ．1,32⎡⎫⎪⎢⎣⎭C ．3,32⎛⎫- ⎪⎝⎭D ．13,24⎡⎫⎪⎢⎣⎭【答案】D【解析】因为函数()f x 的定义域为(0,)+∞，所以210k -≥，即12k ≥，2121(1)(21)()21x x x x f x x x x x+-+-'=+-==，令()0f x '=，得12x =或=1x -（舍去），因为()f x 在定义域的一个子区间(21,21)k k -+内不是单调函数，所以121212k k -<<+，得4143k -<<，综上，1324k ≤<，故选：D【对点训练14】（2024·全国·高三专题练习）已知函数()()2ln f x x x b =+-（R b ∈）在区间1,22⎡⎤⎢⎥⎣⎦上存在单调递增区间，则实数b 的取值范围是A ．3,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭B ．9,4⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭C ．(),3-∞D ．(-∞【答案】B【解析】 函数()f x 在区间1,22⎡⎤⎢⎥⎣⎦上存在单调增区间，∴函数()f x 在区间1,22⎡⎤⎢⎥⎣⎦上存在子区间使得不等式()0f x '>成立．()()212212x bx f x x b x x -+=+-='，设()2221h x x bx =-+，则()20h >或102h ⎛⎫> ⎪⎝⎭，即8410b -+>或1102b -+>，得94b <，故选B.考点：导数的应用.【例4】（2024·全国·高三专题练习）已知函数()321132a f x x x x =+++在(),0∞-，()3,+∞上单调递增，在()1,2上单调递减，则实数a 的取值范围为（）A ．105,32⎡⎤--⎢⎥⎣⎦B ．(],2-∞-C ．10,23⎛⎤-- ⎥⎝⎦D ．105,32⎛⎫-- ⎪⎝⎭【答案】A 【解析】由()321132a f x x x x =+++，得()21f x x ax '=++．因为()f x 在(),0∞-，()3,+∞上单调递增，在()1,2上单调递减，所以方程()0f x '=的两个根分别位于区间[]0,1和[]2,3上，所以(0)0(1)0(2)0(3)0f f f f ''≥⎧⎪≤⎪⎨''≤⎪⎪≥⎩，即10,110,4210,9310,a a a ≥⎧⎪++≤⎪⎨++≤⎪⎪++≥⎩解得10532a -≤≤-.故选：A ．【对点训练15】（2024·全国·高三专题练习）已知函数()()()3223110f x mx m x m m =+--+>的单调递减区间是()0,4，则m =（）A ．3B ．13C ．2D ．12【答案】B【解析】函数()()()3223110f x mx m x m m =+--+>，则导数()()2361f x mx m x'=+-令()0f x '<，即()23610mx m x +-<，∵0m >，()f x 的单调递减区间是()0,4，∴0，4是方程()23610mx m x +-=的两根，∴()2104m m-+=，040⨯=，∴13m =故选：B.【解题方法总结】（1）已知函数在区间上单调递增或单调递减，转化为导函数恒大于等于或恒小于等于零求解，先分析导函数的形式及图像特点，如一次函数最值落在端点，开口向上的抛物线最大值落在端点，开口向下的抛物线最小值落在端点等．（2）已知区间上函数不单调，转化为导数在区间内存在变号零点，通常用分离变量法求解参变量范围．（3）已知函数在区间上存在单调递增或递减区间，转化为导函数在区间上大于零或小于零有解．题型四：不含参数单调性讨论【例5】（2024·全国·高三专题练习）已知函数()()()1ln 10x f x x x++=>.试判断函数()f x 在()0+∞，上单调性并证明你的结论；【解析】函数()f x 在()0,∞+上为减函数，证明如下：因为()()()1ln 10x f x x x++=>，所以()()21ln 11xx f x x --++'=，又因为0x >，所以101x>+，ln(1)0x +>，所以()0f x '<，即函数()f x 在()0,∞+上为减函数.【对点训练16】（2024·广东深圳·高三深圳外国语学校校考阶段练习）已知()e ln x af x x x+=+若1a =，讨论()f x 的单调性；【解析】若1a =，则()()e 1ln 0x f x x x x +=+>，求导得()()()21e 1x x f x x-+'=，令()0f x ¢>可得1x >，令()0f x '<可得10x >>，故()f x 在()0,1x ∈上单调递减；在()1,+∞上单调递增.【对点训练17】（2024·贵州·校联考二模）已知函数()ln e 1xf x x x =-+．(1)求曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程；(2)讨论()f x 在()0,∞+上的单调性．【解析】（1）()ln 1e x f x x '=+-，∴()11e f '=-，又()11e f =-，∴曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程是()()1e 1e 1y x -+=--，即()1e y x =-；（2）令()()()0ln 1e xg f x x x x '==+>-，则()1e x g x x ='-在()0,∞+上递减，且1202g ⎛⎫=> ⎪⎝⎭'，()11e 0g ='-<，∴01,12x ⎛⎫∃∈⎪⎝⎭，使()0001e 0xg x x =-='，即00ln x x =-，当()00,x x ∈时，()00g x '>，当()0,x x ∈+∞时，()00g x '<，∴()f x '在()00,x 上递增，在()0,x +∞上递减，∴()()000001ln 1e 1110xf x f x x x x ⎛⎫''≤=+-=-++≤-=-< ⎪⎝⎭，当且仅当001x x =，即01x =时，等号成立，显然，等号不成立，故()0f x '<，∴()f x 在()0,∞+上是减函数．【对点训练18】（2024·湖南长沙·高三长沙一中校考阶段练习）已知函数()()e R x f x ax a =-∈，()πe cos2x g x x =+.(1)若()0f x ≥，求a 的取值范围；(2)求函数()g x 在()0,∞+上的单调性；【解析】（1）由题意知()f x 的定义域为R.①当0x >时，由()0f x ≥得e x a x ≤，设()exm x x =，则()()2e 1x x m x x -'=，当()0,1x ∈时，()0m x '<，故()m x 在(0,1)上单调递减；当()1,x ∈+∞时，()0m x '>，故()m x 在(1,)+∞上单调递增，所以()()min 1e m x m ==⎡⎤⎣⎦，因此e a ≤.②当0x <时，若0a <，因为11e 10a f a ⎛⎫=-< ⎪⎝⎭，不合题意.所以0a ≥，此时()0f x >恒成立.③当0x =时，()010f =>，此时R a ∈.综上可得，a 的取值范围是[]0,e .（2）设()sin n x x x =-，0x >，则()cos 10n x x '=-≤，所以()n x 在()0,∞+上单调递减，所以()()00n x n <=，即sin x x <在()0,∞+上恒成立.所以ππsin 22x x <.又由（1）知e e x x ≥，所以当0x >时，()2πππππe sin e e 022224xg x x x x x ⎛⎫'=->-⋅=-> ⎪⎝⎭，所以()g x 在()0,∞+上单调递增.【对点训练19】（2024·全国·高三专题练习）已知函数()ln(e 1)ln x f x x =--．判断()f x 的单调性，并说明理由；【解析】e 1e e 1(1)e 1()e 1(e 1)(e 1)x x x x xxx x x f x x x x-+-+'=-==---令()(1)e 1x g x x =-+，()e(1)e e 0xx x g x x x '=+-=>()g x 在(0,)+∞上递增，()(0)0g x g ∴>=，()0f x '∴>，()f x 在(0,)+∞上单调递增.【解题方法总结】确定不含参的函数的单调性，按照判断函数单调性的步骤即可，但应注意一是不能漏掉求函数的定义域，二是函数的单调区间不能用并集，要用“逗号”或“和”隔开．题型五：含参数单调性讨论情形一：函数为一次函数【例6】（2024·山东聊城·统考三模）已知函数()(1)ln f x m x m x m =+--．讨论()f x 的单调性；【解析】(1)()1m m x mf x m x x+-'=+-=，,()0x ∈+∞，①当10m +=，即1m =-时，1()0f x x'=>，()f x 在区间(0,)+∞单调递增．②当10+<m ，即1m <-时，令()0f x '>，得01m x m <<+，令()0f x '<，得1mx m >+，所以()f x 在区间0,1m m ⎛⎫ ⎪+⎝⎭单调递增；在区间,1m m ⎛⎫+∞ ⎪+⎝⎭单调递减．③当10m +>，即1m >-时，若10m -<≤，则()0f x '>，()f x 在区间(0,)+∞单调递增．若0m >，令()0f x '<，得01m x m <<+，令()0f x '>，得1m x m >+，所以()f x 在区间0,1m m ⎛⎫ ⎪+⎝⎭单调递减；在区间,1m m ⎛⎫+∞ ⎪+⎝⎭单调递增．综上，1m <-时，()f x 在区间0,1m m ⎛⎫ ⎪+⎝⎭单调递增；在区间,1m m ⎛⎫+∞ ⎪+⎝⎭单调递减；10m -≤≤时，()f x 在区间(0,)+∞单调递增0m >时，()f x 在区间0,1m m ⎛⎫ ⎪+⎝⎭单调递减、在区间,1m m ⎛⎫+∞ ⎪+⎝⎭单调递增．【对点训练20】（2024·湖北黄冈·黄冈中学校考二模）已知函数()()22ln 2310f x x a x ax a =-+-≥.讨论函数()f x 的单调性；【解析】()f x 的定义域为()()()()4110,,ax ax f x x∞+-+'=若0a =，则()()1,f x f x x='在()0,∞+单调递增；若0a >，令()0f x '=，解得12110,04x x a a=>=-<（舍去）当10x a <<时，()0f x ¢>，函数()f x 在10,a ⎛⎫⎪⎝⎭上单调递增，当1x a >时，()0f x '<，函数()f x 在1,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上单调递减，【对点训练21】（2024·全国·模拟预测）已知函数()()()ln 11f x x a x a =+-+∈R .讨论函数()f x 的单调性；【解析】因为()()ln 11f x x a x =+-+，所以()()11f x a x+'=-.因为0x >，若10a -≥，即1a ≤时，()f x 在()0,∞+上单调递增，若10a -<，即1a >时，令()()110f x a x=+->'，得101x a <<-；令()()110f x a x=+-<'，得11x a >-，所以()f x 在10,1a ⎛⎫ ⎪-⎝⎭上单调递增，在1,1a ⎛⎫+∞⎪-⎝⎭上单调递减.综上，当1a ≤时，()f x 在()0,∞+上单调递增；当1a >时，()f x 在10,1a ⎛⎫ ⎪-⎝⎭上单调递增，在1,1a ⎛⎫+∞⎪-⎝⎭上单调递减.【对点训练22】（2024·福建泉州·泉州五中校考模拟预测）已知函数()()ln f x x a x -=．讨论()f x '的单调性；【解析】由函数()()ln f x x a x -=，可得()ln ln 1(0)x a af x x x x x x-=+=+->'，设()()ln 1a x f x x x ϕ==+-'，可得221()a x ax x x xϕ+=+='，①当0a ≥时，()0x ϕ'>，所以()f x '在(0,)+∞单调递增；②当a<0时，令()0x ϕ'=，解得x a =-.当0x a <<-时，()0x ϕ'<，()f x '单调递减；当x a >-时，()0x ϕ'>，()f x '单调递增.综上，当0a ≥时，()f x '在(0,)+∞单调递增；当0a <时，()f x '在(0,)a -单调递减，在(,)a -+∞单调递增.情形二：函数为准一次函数【对点训练23】（2024·云南师大附中高三阶段练习）已知函数()ln f x x x ax =-.讨论()f x 的单调性；【解析】函数()f x 的定义域为(0)x ∈+∞，，()ln 1f x x a '=+-．令()0f x '=，解得1e a x -=，则有当10e a x -<<时，()0f x '<；当1e a x ->时，()0f x '>；所以()f x 在1(0e )a -，上单调递减，在1(e )a -+∞，上单调递增．【对点训练24】（2024·北京·统考模拟预测）已知函数21()e 2x f x k x =-.(1)当1k =时，求曲线()y f x =在1x =处的切线方程；(2)设()()g x f x '=，讨论函数()g x 的单调性；【解析】（1）1k = ，21()e 2x f x x ∴=-，()e x f x x '∴=-，当1x =时，1(1)e 2f =-，∴切点坐标为11e 2⎛⎫- ⎪⎝⎭，，又(1)e 1f '=-，∴切线斜率为e 1-，∴曲线()y f x =在1x =处切线方程为：()1e 102x y --+=.（2）21()e 2x f x k x =- ，x ∈R ，()()e x g x f x k x '∴==-，x ∈R ，()e 1x g x k '∴=-，x ∈R ，①当0k ≤时，()'0g x <成立，()f x ∴的单调递减区间为R ，无单调递增区间.②当0k >时，令()10ln x g x ke x k '=-=⇒=-，所以当ln x k <-时，()0g x '<，()g x 在(,ln )-∞-k 上单调递减ln x k >-时，()0g x '>，()g x 在(ln ,)-+∞k 上单调递增综上:0k ≤时，()f x 的单调递减区间为R ，无单调递增区间；0k >时，()f x 的单调递增区间为(ln ,)-+∞k ，单调递减区间为(,ln )-∞-k ；【对点训练25】（2024·陕西安康·高三陕西省安康中学校考阶段练习）已知函数()()e 1=--∈x f x ax a R .讨论()f x 的单调性；【解析】∵()()e 1=--∈x f x ax a R ，∴()e xf x a '=-，①当0a ≤时，()0f x ¢>恒成立，此时()f x 在(),-∞+∞上单调递增；②当0a >时，令()e 0xf x a '=-=，解得ln x a =，当(),ln x a ∈-∞时，()0f x '<，()f x 在区间(),ln a -∞上单调递减，当()ln ,x a ∈+∞时，()0f x ¢>，()f x 在区间()ln ,a +∞上单调递增.综上所述，当0a ≤时，()f x 在(),-∞+∞上单调递增；当0a >时，()f x 在区间(),ln a -∞上单调递减，在区间()ln ,a +∞上单调递增.情形三：函数为二次函数型方向1、可因式分解【对点训练26】（2024·山东济宁·嘉祥县第一中学统考三模）已知函数()()()2ln 20f x a x x a x a =+-+>.讨论函数()f x 的单调性；【解析】因为()()()2ln 20f x a x x a x a =+-+>，该函数的定义域为()0,∞+，()()()()()2222122x a x a x a x ax a x x xf x -++-'-=+-+==.因为0a >，由()0f x '=得：2ax =或1x =.①当12a=，即2a =时，()0f x '≥对任意的0x >恒成立，且()f x '不恒为零，此时，函数()f x 的增区间为()0,∞+，无减区间；②当12a >，即2a >时，由()0f x ¢>得01x <<或2ax >；由()0f x '<得12a x <<.此时，函数()f x 的增区间为()0,1、,2a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭，减区间为1,2a ⎛⎫⎪⎝⎭；③当12a <，即02a <<时，由()0f x ¢>得02ax <<或1x >；由()0f x '<得12a x <<.此时函数()f x 的增区间为0,2a ⎛⎫ ⎪⎝⎭、()1,+∞，减区间为,12a ⎛⎫⎪⎝⎭.综上所述：当2a =时，函数()f x 的增区间为()0,∞+，无减区间；当2a >时，函数()f x 的增区间为()0,1、,2a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭，减区间为1,2a ⎛⎫⎪⎝⎭；当02a <<时，函数()f x 的增区间为0,2a ⎛⎫ ⎪⎝⎭、()1,+∞，减区间为,12a ⎛⎫⎪⎝⎭.【对点训练27】（2024·湖北咸宁·校考模拟预测）已知函数()()2111ln 22f x x a x b x x x ⎛⎫=----+ ⎪⎝⎭，其中,R a b ∈.讨论函数()f x 的单调性；【解析】函数()f x 的定义域为()()()()310,,x x a f x x ∞--+='-.①若1a >时，01x <<11x a<<ax a>()f x '-0+-()f x 极小值 极大值②若1a =时，()0f x '≤恒成立，()f x 单调递减，③若01a <<时0x a<<a1<<a x 11x >()f x '-0+-()f x 极小值 极大值④若0a ≤时，()0,1x ∈时，()()0,f x f x '<单调递减；()1,x ∈+∞时，()()0,f x f x '>单调递增.综上所述，当1a >时，()()0,1,x f x ∈单调递减，()()1,,x a f x ∈单调递增，()(),,x a f x ∞∈+单调递减；当1a =时，()()0,,x f x ∞∈+单调递减；当01a <<时，()()0,,x a f x ∈单调递减，(),1x a ∈，()f x 单调递增，()()1,,x f x ∞∈+单调递减；当0a ≤时，()()0,1,x f x ∈单调递减，()()1,,x f x ∞∈+单调递增.【对点训练28】（2024·北京海淀·高三专题练习）设函数()()24143e xf x ax a x a ⎡⎤=-+++⎣⎦．(1)若曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线与x 轴平行，求a ；(2)求()f x 的单调区间．【解析】（1）因为()()24143e x f x ax a x a ⎡⎤=-+++⎣⎦，所以()()()()2241e 4143e R x xf x ax a ax a x a x '⎡⎤⎡⎤=-++-+++∈⎣⎦⎣⎦()2212e xax a x ⎡⎤=-++⎣⎦.()()11e f a '=-.由题设知()10f '=，即()1e 0a -=，解得1a =.此时()13e 0f =≠.所以a 的值为1（2）由（1）得()()()()2212e 12e x xf x ax a x ax x '⎡⎤=-++=--⎣⎦．1）当0a =时，令()0f x '=，得2x =，所以()(),,x f x f x '的变化情况如下表：x(),2-∞2()2,+∞()f x '+-()f x 单调递增极大值单调递减2）当0a ≠，令()0f x '=，得1x a=或2①当0a <时，12a<，所以()(),,x f x f x '的变化情况如下表：x1,a ⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭1a1,2a ⎛⎫⎪⎝⎭2()2,+∞()f x '-+-()f x 单调递减极小值单调递增极大值单调递减②当0a >时，（ⅰ）当102a <<即12a >时，x1,a ⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭1a1,2a ⎛⎫⎪⎝⎭2()2,+∞()f x '+-+()f x 单调递增极大值单调递减极小值单调递增（ⅱ）当12a =即12a =时，()0f x '≥恒成立，所以()f x 在R 上单调递增；（ⅲ）当12a >即102a <<时，x(),2-∞212,a ⎛⎫⎪⎝⎭1a1,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭()f x '+-+()f x 单调递增极大值单调递减极小值单调递增综上，当0<a 时，()f x 的单调递增区间是1,2a ⎛⎫⎪⎝⎭，单调递减区间是1,a ⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭和()2,+∞；当0a =时，()f x 的单调递增区间是(),2-∞，单调递减区间是()2,+∞；当102a <<时，()f x 的单调递增区间是(),2-∞和1,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭，单调递减区间为12,a ⎛⎫⎪⎝⎭；当12a =时，()f x 的单调递增区间是R ，无单调递减区间；当12a >时，()f x 的单调递增区间是1,a ⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭和()2,+∞，单调递减区间是1,2a ⎛⎫⎪⎝⎭．【对点训练29】（2024·广西玉林·统考模拟预测）已知函数()22132ln 2f x x ax a x =-+，0a ≠.讨论()f x 的单调区间；【解析】()f x 的定义域为()0,∞+，()()()2x a x a f x x-'-=若0a >，当()0,x a ∈时，()0f x ¢>，()f x 单调递增；当(),2x a a ∈时，()0f x '<，()f x 单调递减；当()2,x a ∈+∞时，()0f x ¢>，()f x 单调递增.若a<0，则()0f x ¢>恒成立，()f x 在()0,∞+上单调递增.综上，当0a >时，()f x 的单调递增区间为()0,a ，()2,a +∞，单调递减区间为(),2a a ；当a<0时，()f x 的单调递增区间为()0,∞+，无单调递减区间【对点训练30】（2024·河南郑州·统考模拟预测）已知()()24ln 20f x x a x =-≠.讨论()f x 的单调性；【解析】因为()()24ln 20f x x a x =-≠定义域为()0,∞+，所以())2222144444f x a x a x x x x a a xa a ⎛⎫-+⎛⎫'+ ⎪⎝⎭⎝=+++= ⎭⎭=⎪⎝,若0a <时，则()0f x ¢>，所以()f x 在()0,∞+上单调递增，若2a =时，则())2202f x x '=≥，所以()f x 在()0,∞+上单调递增，若02a <<时，4a a <，则2216a a <，当2216,x a a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时()0f x '<，()f x 在2216,a a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递减，当20x a <<或216x a >时()0f x ¢>，()f x 在()20,a ，216,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上单调递增，若2a >时，4a a >，则2216a a >，当2216,x a a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时()0f x '<，()f x 在2216,a a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递减，当2160x a <<或2x a >时()0f x ¢>，()f x 在2160,a ⎛⎫ ⎪⎝⎭，()2,a +∞上单调递增，综上可得，当0a <或2a =时()f x 在()0,∞+上单调递增；当02a <<时()f x 在2216,a a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递减，()f x 在()20,a ，216,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上单调递增；当2a >时()f x 在2216,a a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递减，在2160,a ⎛⎫ ⎪⎝⎭，()2,a +∞上单调递增.方向2、不可因式分解型【对点训练31】（2024·河南驻马店·统考二模）已知函数()()21ln 12f x x ax =+-，()()1sin 01ex xg x ax a x =+-≠+．讨论()f x 的单调性；【解析】由题意可得()f x 的定义域为()1,-+∞，且()21111ax ax f x ax x x --'+=-=++．令()0f x '=，则210ax ax --+=，()244a a a a ∆=+=+．当0∆≤，即40a -≤<时，()0f x '≥，()f x 在()1,-+∞上单调递增．当0∆>，即0a >或4a <-时，()0f x '=有两个根112x =--2122x a=-+．若0a >，11x <-，20x >，则当()21,x x ∈-时，()0f x ¢>，()f x 单调递增，当()2,x x ∈+∞时，()0f x '<，()f x 单调递减；若4a <-，()121,x x >∈-+∞，则当()21,x x ∈-或()1,x x ∈+∞时，()0f x ¢>，()f x 单调递增，当()21,x x x ∈时，()0f x '<，()f x 单调递减．综上，当0a >时，()f x 在()21,x -上单调递增，在()2,x +∞上单调递减；当40a -≤<时，()f x 在()1,-+∞上单调递增；当4a <-时，()f x 在()21,x -和()1,x +∞上单调递增，在()21,x x 上单调递减．【对点训练32】（2024·重庆·统考模拟预测）已知函数22()ln (R)2x ax af x x a x--+=+∈．讨论函数()f x 的单调性；【解析】函数()f x 的定义域为(0,)+∞，求导得222112()222a x x af x x x x -+-'=--=，①当440a -≤，即1a ≥时，()0f x '≤恒成立，此时()f x 在(0,)+∞上单调递减；②当4400a a ->⎧⎨>⎩，即01a <<时，由()0f x '=解得，1x =由()0f x '>解得，11x <<，由()0f x '<解得01x <<1x >，此时()f x 在(1上单调递增，在(0,1和(1)++∞上单调递减；③当4400a a ->⎧⎨≤⎩，即0a ≤时，由()0f x '=解得1x =1x =舍)，由()0f x '>解得01x <<+()0f x '<解得1x >此时()f x 在(0,1+上单调递增，在(1)+∞上单调递减，所以当1a ≥时，函数()f x 在(0,)+∞上单调递减；当01a <<时，函数()f x 在(1上单调递增，在(0,1和(1)+∞上单调递减；当0a ≤时，函数()f x 在(0,1上单调递增，在(1)+∞上单调递减.【对点训练33】（2024·广东·统考模拟预测）已知函数()21eax x f x +=，R a ∈.讨论()f x 的单调性；【解析】依题意()2e 2axax x af x -+=-'.若0a =，则()2f x x '=，故当()0x ∈-∞，时，()0f x '<，当()0x ∈+∞，时，()0f x ¢>.若0a ≠，令22y ax x a =-+，244a ∆=-，令0∆≤，解得1a ≤-或1a ≥.①若1a ≤-，则()0f x '≥.②若1a ≥，则()0f x '≤.③若11a -<<且0a ≠，令()0f x '=，得122x a =，222x a=.若10a -<<，则12x x >，当()2x x ∈-∞，时，()0f x ¢>，当()21x x x ∈，时，()0f x '<，当()1x x ∈+∞，时，()0f x ¢>；若01a <<，则12x x <，当()1x x ∈-∞，时，()0f x '<，当()12x x x ∈，时，()0f x ¢>，当()2x x ∈+∞，时，()0f x '<.综上所述：若1a ≤-，则()f x 在R 上单调递增；若10a -<<，则()f x 在22a ⎛⎫-∞ ⎪ ⎪⎝⎭，和22a ⎛⎫+∞⎪ ⎪⎝⎭上单调递增，在2222a a ⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭，上单调递减；若0a =，则()f x 在()0-∞，上单调递减，在()0+∞，上单调递增；若01a <<，则()f x 在22a ⎛⎫-∞ ⎪ ⎪⎝⎭，和22a ⎛⎫+∞⎪ ⎪⎝⎭上单调递减，在2222a a ⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭，上单调递增；若1a ≥，则()f x 在R 上单调递减；【对点训练34】（2024·江苏·统考模拟预测）已知函数21()32ln (R)2f x x ax x a =++∈.讨论函数()f x 的单调性；【解析】易知0x >，又因为2232()3x ax f x x a x x++'=++=，令2()32h x x ax =++，298a ∆=-，①当0∆≤，即289a ≤时，()0h x ≥恒成立，所以()0f x '≥，此时，()f x 在区间()0,∞+上是增函数；②当2980a ∆=->，得到3a >或a <又2()32h x x ax =++，其对称轴为32a x =-，且(0)20h =>，所以，当3a >时，302a x =-<，所以()0h x ≥在区间(0,)+∞上恒成立，即()0f x ¢>在区间(0,)+∞上恒成立，此时()f x 在区间()0,∞+上是增函数；当3a <-时，302a x =->，且(0)20h =>，由()0h x =，得到32a x -=或32a x -+=，33(0,(,)22a a x --∈+∞ 时，()0h x >，33(,22a a x --∈时，()0h x <即33(0,)()22a a x --∈+∞ 时，()0f x '>，x ∈时，()0f x '<此时，()f x 在33,22a a ⎛⎫--⎪ ⎪⎝⎭上是减函数，在330,,,22a a ⎛⎫⎛⎫--+∞ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭上是增函数.综上所述，当3a ≥-时，()f x 在()0,∞+上是增函数；当a <()f x 在33,22a a ⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭上是减函数，在330,,,22a a ⎛⎫⎛⎫--+∞ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭上是增函数.【解题方法总结】1、关于含参函数单调性的讨论问题，要根据导函数的情况来作出选择，通过对新函数零点个数的讨论，从而得到原函数对应导数的正负，最终判断原函数的增减．（注意定义域的间断情况）．2、需要求二阶导的题目，往往通过二阶导的正负来判断一阶导函数的单调性，结合一阶导函数端点处的函数值或零点可判断一阶导函数正负区间段．3、利用草稿图像辅助说明．情形四：函数为准二次函数型【对点训练35】（2024·全国·高三专题练习）已知函数()e ln axaf x x x x=++，()0,x ∈+∞，其中R a ∈.讨论函数()f x 的单调性；【解析】,()0x ∈+∞，211()(1)e (1)(e a a x x a a a f x x x x x x'=--+=-+，当0a ≤时，()0f x '>，函数()f x 在(0,)+∞上单调递增，当0a >时，当(0,)x a ∈时，()0f x '<，当(,)x a ∈+∞时，()0f x '>，即函数()f x 在(0,)a 上单调递减，在(,)a +∞上单调递增，所以当0a ≤时，函数()f x 在(0,)+∞上单调递增；当0a >时，函数()f x 在(0,)a 上单调递减，在(,)a +∞上单调递增.【对点训练36】（2024·河南郑州·统考模拟预测）已知()()2211e 12x f x x a ax a x =---+-．（R a ∈）讨论()f x 的单调性；【解析】因为221()(1)e 12x f x x a ax a x =---+-,所以()()()e ()()e x xf x x a a x a x a a '=---=--,若0,e 0,(,)x a a x a ∞≤->∈-时,()0,()'<f x f x 单调递减,(,)x a ∈+∞时,()0f x '>,()f x 单调递增；若0a >,由()0f x '=得x a =或ln x a =,设()ln (0)g a a a a =->,则11()1a g a a a-'=-=,(0,1)a ∈时,()0,()g a g a '<单调递减,(1,)∈+∞a 时,()0,()g a g a '>单调递增,所以()(1)10g a g ≥=>，所以ln a a >,所以(ln ,)x a a ∈时,()0,()'<f x f x 单调递减,(,ln )x a ∈-∞，(,)x a ∈+∞时,()0f x '>,()f x 单调递增.综上得,当0a ≤时,()f x 在(,)a -∞上单调递减,在(,)a +∞上单调递增,当0a >时,()f x 在(ln ,)a a 上单调递减,在(,ln )a -∞，(,)a +∞上单调递增.【对点训练37】（2024·陕西咸阳·武功县普集高级中学校考模拟预测）已知()()()()231e 03x a f x x x ax x a =--+>∈R .讨论函数()f x 的单调性；【解析】由题知，()()()22()1e 1(1)(1)x xf x x a x x x e a '=---=-+-.当1a ≤时，当01x <<时，()0f x '<；当1x >时，()0f x ¢>，()f x \在区间()0,1上是㺂函数，在区间()1,+∞上是增函数；当1e a <<时，0ln 1a <<；当0ln x a <<或1x >时，()0f x ¢>；当ln 1a x <<时，()0f x '<；()f x \在区间()0,ln a 上是增函数，在区间()ln ,1a 上是减函数，在区间()1,+∞上是增函数；当e a =时，()()0,f x f x ≥'∴在区间()0,∞+上是增函数；当e a >时，ln 1a >；当01x <<或ln x a >时，()0f x ¢>；当1ln x a <<时，()0f x '<；()f x \在区间()0,1上是增函数，在区间()1,ln a 上是减函数，在区间()ln ,a ∞+上是增函数；综上所述，当1a ≤时，()f x 在区间()0,1上是减函数，在区间()1,+∞上是增函数；当1e a <<时，()f x 在区间()0,ln a 上是增函数，在区间()ln ,1a 上是减函数，在区间()1,+∞上是增函数；当e a =时，()f x 在区间()0,∞+上是增函数；当e a >时，()f x 在区间()0,1上是增函数，在区间()1,ln a 上是减函数，在区间()ln ,a ∞+上是增函数.【对点训练38】（2024·重庆沙坪坝·重庆八中校考模拟预测）已知函数()()2ln 1ln 1,R f x x a x x a ⎡⎤=-++⋅∈⎣⎦，讨论函数()f x 的单调性；【解析】()()2ln 1ln 1f x x a x x ⎡⎤=-++⋅⎣⎦，()()()()()222ln 1ln 1ln 1ln 1ln ln ln 1x a f x x x a x x a x a x a x x x +⎡⎤⎡⎤∴=-+-++=+--=-+⎣⎦⎢⎥⎣⎦'令()0f x '=，则两根分别为121e ,eax x ==.1、当1a =-时，()()2ln 10f x x '=+≥在()0,∞+恒成立，故()f x 的单调递增区间为()0,∞+，无单调递减区间；2、当1a >-时，令()0f x ¢>得1ex <或e a x >，令()0f x '<得1e e ax <<，所以()f x 单调递增区间为()10,,e ,e a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭，单调递减区间为1,e e a ⎛⎫⎪⎝⎭；3、当1a <-时，令()0f x ¢>得e a x <或1e x >时，令()0f x '<得1e eax <<，所以()f x 单调递增区间为()10,e ,,e a⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭，单调递减区间为1e ,e a ⎛⎫ ⎪⎝⎭.。
函数的单调性教案(获奖)
函数的单调性教案(获奖)第一章：函数单调性的概念及定义1.1 引入：通过实际例子，让学生感受函数单调性在实际生活中的应用，如商品价格的变化、物体运动的速度等。
1.2 讲解：单调性的定义，函数单调递增和单调递减的概念。
1.3 练习：判断几个简单函数的单调性，如f(x)=x, f(x)=-x, f(x)=x^2等。
第二章：函数单调性的判断方法2.1 引入：通过实际例子，让学生理解单调性判断的重要性。
2.2 讲解：利用导数、图像、定义等方法判断函数的单调性。
2.3 练习：判断一些复杂函数的单调性，并进行验证。
第三章：函数单调性的应用3.1 引入：通过实际例子，让学生感受函数单调性在实际生活中的应用，如最优化问题、不等式的证明等。
3.2 讲解：函数单调性在解决最优化问题、不等式证明等方面的应用。
3.3 练习：解决一些实际问题，如求函数的最值、证明不等式等。
第四章：函数单调性的性质与定理4.1 引入：通过实际例子，让学生感受函数单调性在实际生活中的应用，如函数的周期性、奇偶性等。
4.2 讲解：函数单调性的性质与定理，如拉格朗日中值定理、柯西中值定理等。
4.3 练习：运用性质与定理解决一些实际问题。
第五章：函数单调性与导数的关系5.1 引入：通过实际例子，让学生感受函数单调性在实际生活中的应用，如函数的极值点。
5.2 讲解：函数单调性与导数的关系，如单调递增的充分必要条件是导数大于0，单调递减的充分必要条件是导数小于0。
5.3 练习：判断函数的单调性，并找出其极值点。
第六章：复合函数的单调性6.1 引入：通过实际例子，让学生感受复合函数单调性在实际生活中的应用，如温度随高度和纬度的变化。
6.2 讲解：复合函数单调性的定义和判断方法。
6.3 练习：判断复合函数的单调性，并进行验证。
第七章：反函数的单调性7.1 引入：通过实际例子，让学生感受反函数单调性在实际生活中的应用，如坐标系的转换。
7.2 讲解：反函数单调性的性质和判断方法。
专题10 求函数的单调区间(教师版)
专题10 求函数的单调区间【热点聚焦与扩展】从高考来看，对导数的应用的考查主要从以下几个角度进行：(1)考查导数的几何意义，往往与解析几何、微积分相联系．(2)利用导数求函数的单调区间，判断单调性；已知单调性，求参数．(3)利用导数求函数的最值(极值)，解决生活中的优化问题．(4)证明不等式、研究函数的零点等.（5）考查数形结合思想的应用．单调性是函数的一个重要性质，对函数作图起到决定性的作用，而导数是分析函数单调区间的一个便利工具.高考对单调性的考查有小题，但多出现在大题中，涉及单调性应用的题目较多.1、函数的单调性：在内可导函数，在任意子区间内都不恒等于0.在上为增函数． 在上为减函数．2、导数与单调区间的联系（1）函数在可导，那么在上单调递增.此结论可以这样理解：对于递增的函数，其图像有三种类型： ，无论是哪种图形，其上面任意一点的切线斜率均大于零.等号成立的情况：一是单调区间分界点导数有可能为零，例如：的单调递增区间为，而，另一种是位于单调区间内但导数值等于零的点，典型的一个例子为在处的导数为0，但是位于单调区间内.（2）函数在可导，则在上单调递减（3）前面我们发现了函数的单调性可以决定其导数的符号，那么由的符号能否推出在的单调性呢？如果不是常值函数，那么便可由导数的符号对应推出函数的单调性.（这也是求函数单调区间的理论基础） 3、利用导数求函数单调区间的步骤 （1）确定函数的定义域（2）求出的导函数（3）令（或），求出的解集，即为的单调增（或减）区间(,)a b ()f x '()f x (,)a b '()0()f x f x ≥⇔(,)a b '()0()f x f x ≤⇔(,)a b ()f x (),a b ()f x (),a b ()',()0x a b f x ⇒∀∈≥，()2f x x =[)0+∞，()'00f =()3f x x =0x =()0,0()f x (),a b ()f x (),a b ()',()0x a b f x ⇒∀∈≤，()',()x a b f x ∀∈，()f x (),a b ()f x ()f x '()f x '()0f x >0<x ()f x（4）列出表格4、求单调区间的一些技巧（1）强调先求定义域，一方面定义域对单调区间有限制作用（单调区间为定义域的子集）.另一方面通过定义域对取值的限制，对解不等式有时会起到简化的作用，方便单调区间的求解 （2）在求单调区间时优先处理恒正恒负的因式，以简化不等式（3）一般可令，这样解出的解集就是单调增区间（方便记忆），若不存在常值函数部分，那么求减区间只需要取增区间在定义域上的补集即可(简化求解的步骤）（4）若的解集为定义域，那么说明是定义域上的增函数，若的解集为，那么说明没有一个点切线斜率大于零，那么是定义域上的减函数（5）导数只是求单调区间的一个有力工具，并不是唯一方法，以前学过的一些单调性判断方法也依然好用，例如：增+增→增，减+减→减，增→减，复合函数单调性同增异减等.如果能够通过结论直接判断，那么就无需用导数来判定. 5、求单调区间的一些注意事项（1）单调区间可以用开区间来进行表示，如果用闭区间那么必须保证边界值在定义域内.例如函数的单调减区间为，若写成就出错了（0不在定义域内）. （2）如果增（或减）区间有多个，那么在书写时用逗号隔开，一定不要用并集的符号.有些同学觉得不等式的解集是多个部分时用“”连接，那么区间也一样，这个观点是错误的.并集是指将两个集合的元素合并到一起成为一个集合，用在单调区间上会出现问题.依然以为例，如果写成，那么就意味着从合并在一起的集合中任取两个变量，满足单调减的条件.由性质可知，如果在两个区间里各取一个，是不满足单调减的性质的.【经典例题】例1. 【2020年高考全国Ⅱ卷理数9】设函数()ln 21ln 21f x x x =+--，则()f x（ ）A ．是偶函数，且在1,2⎛⎫+∞⎪⎝⎭单调递增 B ．是奇函数，且在11,22⎛⎫-⎪⎝⎭单调递减 C ．是偶函数，且在1,2⎛⎫-∞-⎪⎝⎭单调递增 D ．是奇函数，且在1,2⎛⎫-∞-⎪⎝⎭单调递减 x '()0f x >()f x '()0f x >()f x '()0f x >∅()f x ()1-⨯1y x=()()0,,,0+∞-∞[)0,+∞1y x=()()0,,0+∞-∞1y x=()()0,,,0+∞-∞【答案】D【思路导引】根据奇偶性的定义可判断出()f x 为奇函数，排除AC ；当11,22x ⎛⎫∈-⎪⎝⎭时，利用函数单调性的性质可判断出()f x 单调递增，排除B ；当1,2x ⎛⎫∈-∞- ⎪⎝⎭时，利用复合函数单调性可判断出()f x 单调递减，从而得到结果． 【解析】由()ln 21ln 21f x x x =+--得()f x 定义域为12x x ⎧⎫≠±⎨⎬⎩⎭，关于坐标原点对称，又()()ln 12ln 21ln 21ln 21f x x x x x f x -=----=--+=-，()f x ∴为定义域上的奇函数，可排除AC ；当11,22x ⎛⎫∈-⎪⎝⎭时，()()()ln 21ln 12f x x x =+--， ()ln 21y x =+在11,22⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递增，()ln 12y x =-在11,22⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递减，()f x ∴在11,22⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递增，排除B ；当1,2x ⎛⎫∈-∞- ⎪⎝⎭时，()()()212ln 21ln 12ln ln 12121x f x x x x x +⎛⎫=----==+ ⎪--⎝⎭， 2121x μ=+-在1,2⎛⎫-∞- ⎪⎝⎭上单调递减，()ln f μμ=在定义域内单调递增，根据复合函数单调性可知：()f x 在1,2⎛⎫-∞-⎪⎝⎭上单调递减，D 正确．故选D ． 【专家解读】本题的特点是注重函数性质的综合应用，本题考查了函数的奇偶性、单调性，考查数学运算、逻辑推理等学科素养．解题关键是正确理解函数奇偶性、单调性的含义． 例2.【2020年高考全国Ⅰ卷文数20】已知函数()()e 2xf x a x =-+．（1）当1a =时，讨论()f x 的单调性；【答案】（1）减区间为(,0)-∞，增区间为(0,)+∞；（2）1(,)e+∞．【思路导引】（1）将1a =代入函数解析式，对函数求导，分别令导数大于零和小于零，求得函数的单调增区间和减区间；（2）若()f x 有两个零点，即(2)0xe a x -+=有两个解，将其转化为2xea x =+有两个解，令()(2)2xe h x x x =≠-+，求导研究函数图像的走向，从而求得结果．【解析】（1）当1a =时，()(2)xf x e x =-+，'()1xf x e =-， 令'()0f x <，解得0x <，令'()0f x >，解得0x >， ∴()f x 的减区间为(,0)-∞，增区间为(0,)+∞．【专家解读】本题的特点是灵活运用导数研究函数的性质，本题考查了导数与函数的单调性，考查导数与函数的零点，考查数形结合思想，考查数学运算、直观想象、数学建模等学科素养．解题关键是结合函数的图像研究问题．例3.【2020年高考全国Ⅰ卷理数21】已知函数()2e xf x ax x =+-．（1）当1a =时，讨论()f x 的单调性；【答案】（1）当(),0x ∈-∞时，()()'0,f x f x <单调递减，当()0,x ∈+∞时，()()'0,f x f x >单调递增; 【思路导引】(1)由题意首先对函数二次求导，然后确定导函数的符号，最后确定原函数的单调性即可； (2)首先讨论0x =的情况，然后分离参数，构造新函数，结合导函数研究构造所得的函数的最大值即可确定实数a 的取值范围．【解析】(1)当1a =时，()2x x x e f x =+-，()'21x f x e x =+-，由于()''20x f x e =+>，故()'f x 单调递增，注意到()'00f =，故：当(),0x ∈-∞时，()()'0,f x f x <单调递减； 当()0,x ∈+∞时，()()'0,f x f x >单调递增．【专家解读】本题的特点是注重导数的灵活运用，本题考查了导数与函数的单调性、极值（最值），考查数形结合、分类讨论思想，考查数学运算、直观想象、逻辑推理等学科素养．解题关键是正确构造新函数，结合导函数研究构造所得的函数．【考向总结】导数是研究函数的单调性、极值(最值)最有效的工具，而函数是高中数学中重要的知识点，对导数的应用的考查主要从以下几个角度进行：(1)考查导数的几何意义，往往与解析几何、微积分相联系； (2)利用导数求函数的单调区间，判断单调性；已知单调性，求参数； (3)利用导数求函数的最值(极值)，解决生活中的优化问题； (4)考查数形结合思想的应用．例4.【2020年高考全国Ⅱ卷文数21】已知函数()2ln 1f x x =+．（1）设0a >，讨论函数()()()f x f a g x x a-=-的单调性．【答案】（1）对函数()g x 求导，把导函数()g x '的分子构成一个新函数()m x ，再求导得到()m x '，根据()m x '的正负，判断()m x 的单调性，进而确定()g x '的正负性，最后求出函数()g x 的单调性． 【解析】（1）2ln 1(2ln 1)2(ln ln )()(0x a x a g x x x a x a+---==>--且)x a ≠，因此22(ln ln )()()x a x x x a g x x x a --+'=-，设()2(ln ln )m x x a x x x a =--+，则有()2(ln ln )m x a x '=-，当x a >时，ln ln x a >，∴()0m x '<，()m x 单调递减，因此有()()0m x m a <=，即()0g x '<，∴()g x 单调递减；当0x a <<时，ln ln x a <，∴()0m x '>，()m x 单调递增，因此有()()0m x m a <=，即()0g x '<，∴()g x 单调递减，∴函数()g x 在区间(0,)a 和(,)a +∞上单调递减，没有递增区间．【专家解读】本题的特点是注重导数的灵活运用，本题考查了导数与函数单调性，考查不等式恒成立的参数取值范围问题，考查转化与化归思想，考查数学运算、逻辑推理、数学建模等学科素养．解题关键是应用参数分离法解决不等式恒成立的参数取值范围问题．例5.【2020年高考全国Ⅱ卷理数21】已知函数()2sin sin 2f x x x =．（1）讨论()f x 在区间()0,π的单调性；【答案】（1）当0,3x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时，()()'0,f x f x >单调递增，当2,33x ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时，()()'0,f x f x <单调递减，当2,3x ππ⎛⎫∈⎪⎝⎭时，()()'0,f x f x >单调递增． 【思路导引】(1)首先求得导函数的解析式，然后由导函数的零点确定其在各个区间上的符号，最后确定原函数的单调性即可；【解析】(1)由函数的解析式可得：()32sin cos f x x x =，则：()()224'23sin cos sin f x x x x =-()2222sin 3cos sin x x x =- ()222sin 4cos 1x x =-()()22sin 2cos 12cos 1x x x =+-，()'0f x =在()0,x π∈上的根为：122,33x x ππ==， 当0,3x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时，()()'0,f x f x >单调递增； 当2,33x ππ⎛⎫∈⎪⎝⎭时，()()'0,f x f x <单调递减； 当2,3x ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时，()()'0,f x f x >单调递增． 【专家解读】本题的特点是注重导数的灵活运用，本题考查了导数与函数的单调性，考查应用导数证明不等式，考查数学运算、逻辑推理、数学建模等学科素养．解题关键是应用三角函数的有界性进行合理放缩证明不等式．例6.【2020年高考全国Ⅲ卷文数20】已知函数()32f x x kx k =-+．（1）讨论()f x 的单调性： 【答案】（1）详见解析；【思路导引】（1）'2()3f x x k =-，对k 分0k ≤和0k >两种情况讨论即可； 【解析】（1）由题，'2()3f x x k =-，当0k ≤时，'()0f x ≥恒成立，∴()f x 在(,)-∞+∞上单调递增；当0k >时，令'()0f x =，得x ='()0f x <，得x <<令'()0f x >，得x <x >()f x在(上单调递减，在(,-∞，)+∞上单调递增．【专家解读】本题的特点是注重导数的灵活运用，本题考查了导数与函数的单调性，考查导数与函数的零点，考查数形结合及分类讨论思想，考查数学运算、逻辑推理、直观想象等学科素养． 例7. （2019·天津高三期中（理））已知函数，. （Ⅰ）若 ，求的值；（Ⅰ）讨论函数的单调性. 【答案】(Ⅰ)a=3；(Ⅰ)答案见解析. 【解析】(Ⅰ)由题意可得：，故，Ⅰ. (Ⅰ)Ⅰ函数，其中a >1， Ⅰf (x )的定义域为(0,+∞)，， 令f ′(x )=0,得x 1=1,x 2=a −1. Ⅰ若a −1=1,即a =2时,，故f (x )在(0,+∞)单调递增.Ⅰ若0<a −1<1，即1<a <2时， 由f ′(x )<0得，a −1<x <1； 由f ′(x )>0得，0<x <a −1，或x >1.故f (x )在(a −1,1)单调递减,在(0,a −1),(1,+∞)单调递增. Ⅰ若a −1>1，即a >2时，由f ′(x )<0得,1<x <a −1;由f ′(x )>0得，0<x <1，或x >a −1. 故f (x )在(1,a −1)单调递减,在(0,1),(a −1,+∞)单调递增. 综上可得,当a =2时,f (x )在(0,+∞)单调递增；当1<a <2时,f (x )在(a −1,1)单调递减,在(0,a −1),(1,+∞)单调递增； 当a >2时,f (x )在(1,a −1)单调递减,在(0,1),(a −1,+∞)单调递增.()()211ln 2f x x ax a x =-+-1a >'(2)0f =a ()f x ()1a f x x a x '-=-+()122=02a f a -=-+'3a =()()211ln 2f x x ax a x =-+-()()()()()11111'x x a x x a a f x x a x x x⎡⎤----+--⎣⎦=-+==()()21'0x f x x-=≥例8.（2019·北京高考模拟（理））已知函数 ．（Ⅰ）当时，求曲线在点处的切线方程； （Ⅰ）当时，（Ⅰ）求的单调区间；（Ⅰ）若在区间内单调递减，求的取值范围． 【答案】（Ⅰ）；（Ⅰ）（Ⅰ）递增区间为，单调递减区间为和，（Ⅰ）【解析】（Ⅰ）当时，， 所以所以曲线在点 处的切线方程为 即； （Ⅰ）时，（Ⅰ）函数，定义域为 ，所以，令 ，得 Ⅰ时，在 和， ；在， ．Ⅰ所以的单调递增区间为 和，单调递减区间为；Ⅰ当 时，在， ；在和 ， ．()2kxe f x x=()k R ∈0k =()y f x =()()1,1f --0k ≠()f x ()f x ()0,1k 230x y -+=2,0k ⎛⎫⎪⎝⎭2,k ⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭()0,∞+()(],00,2-∞0k ≠()221f x x x -==()3322f x x x -'=-=-()12f '-=()11f -=()y f x =()()1,1f --()()()111y f f x --=---⎡⎤⎣⎦230x y -+=0k ≠()2kxe f x x={}0x x ≠()()224422kxkx kx e kxx ke x e x f x xx -⋅-⋅'==()0f x '=2x k=0k >(),0-∞2,k ⎛⎫+∞⎪⎝⎭()0f x '>20,k ⎛⎫ ⎪⎝⎭()0f x '<()f x (),0-∞2,k ⎛⎫+∞⎪⎝⎭20,k ⎛⎫ ⎪⎝⎭k 0<2,0k ⎛⎫⎪⎝⎭()0f x '>2,k ⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭()0,∞+()0f x '<所以 的单调递增区间为，单调递减区间为和；（Ⅰ）由 在区间 内单调递减，Ⅰ时，，有，所以 ； Ⅰ当时，在 递减，符合题意 综上的取值范围是【精选精练】1．（2020·安徽肥东·高三三模）已知a 为实数，3()32=++f x ax x ，若'(1)3-=-f ，则函数()f x 的单调递增区间为（ ） A．( B．22⎛- ⎝⎭C．(D．2⎛ ⎝⎭【答案】B【解析】()332f x ax x =++，则()2'33,f x ax =+又()'13f -=-，则()1333f a '-=+=-，解得a=-2,()263,f x x '=-+解()0,f x '>得x <<则函数()f x的单调递增区间为,⎛ ⎝⎭故选B. 2．（2020·浙江柯桥·高三三模）已知函数()f x 与()'f x 的图象如图所示，则函数()()x f x g x e=（其中e 为自然对数的底数）的单调递减区间为（ ）()f x 2,0k ⎛⎫ ⎪⎝⎭2,k ⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭()0,∞+()f x ()0,10k >()20,10,k ⎛⎫⊆ ⎪⎝⎭21k≥02k <≤k 0<()f x ()0,∞+k ()(],00,2-∞A ．()4,1,,43⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭B ．()()0,1,4,+∞C ．40,3⎛⎫ ⎪⎝⎭D ．(0,4)【答案】B【解析】结合图象：()01x ∈，和()4x ∈+∞，时，()()f x f x '<，即()()0f x f x -<′， 而()()()0xf x f xg x e -=<′′，故()g x 在()0,1，()4,+∞递减，故选B ．3．（2020·四川宜宾·高三三模）定义在[]22-,上的函数()f x 与其导函数()f x '的图象如图所示，设O 为坐标原点，A 、B 、C 、D 四点的横坐标依次为12-、16-、1、43，则函数()x f x y e=的单调递减区间是（ ）A ．14,63⎛⎫-⎪⎝⎭ B ．1,12⎛⎫-⎪⎝⎭C ．11,26--⎛⎫⎪⎝⎭ D ．()1,2【答案】B【解析】若虚线部分为函数()y f x =的图象，则该函数只有一个极值点，但其导函数图象（实线）与x 轴有三个交点，不合乎题意；若实线部分为函数()y f x =的图象，则该函数有两个极值点，则其导函数图象（虚线）与x 轴恰好也只有两个交点，合乎题意. 对函数()xf x y e=求导得()()xf x f x y e'='-，由0y '<得()()f x f x '<，由图象可知，满足不等式()()f x f x '<的x 的取值范围是1,12⎛⎫-⎪⎝⎭， 因此，函数()xf x y e =的单调递减区间为1,12⎛⎫-⎪⎝⎭.故选：B. 4．（2020·湖南高三三模）若函数()()122f x x x =≠- ，则f (x ) A ．在(-2Ⅰ+∞ ),内单调递增 B ．在(-2Ⅰ+∞)内单调递减C ．在(2Ⅰ+∞)内单调递增D ．在(2Ⅰ+∞)内单调递减【答案】D【解析】由()12f x x =-可得()()21'2f x x =-- 因为2x <或2x >时Ⅰ()()21'02f x x =-<-Ⅰ()()122f x x x ∴=≠-在(),2-∞和()2,+∞内是减函数，故选D. 5．（2020·江苏崇川·南通一中高三三模）如果函数y ＝f(x)在区间I 上是增函数，且函数()f x y x=在区间I 上是减函数，那么称函数y ＝f(x)是区间I 上的“缓增函数”，区间I 叫做“缓增区间”．若函数213()22f x x x =-+是区间I 上的“缓增函数”，则“缓增区间”I 为( )A ．[1，＋∞)B ．[0C ．[0，1]D ．[1]【答案】D【解析】因为函数213()22f x x x =-+的对称轴为x ＝1， 所以函数y ＝f(x)在区间[1，＋∞)上是增函数， 又当x≥1时，()13122f x x x x=-+，令13()122g x x x =-+(x ≥1)，则222133'()222x g x x x-=-=， 由g′(x)≤0得1x ≤≤即函数()13122f x x x x=-+在区间上单调递减， 故“缓增区间”I为，故选D.6．（2020·聊城一中高三三模）若直线y ex b =+是曲线ln y x =的一条切线，则函数()3ln f x b x x x=---的单调递增区间是（ ） A ．()0,3 B ．()1,3-C ．()3,+∞D ．(),1-∞-和()3,+∞【答案】A【解析】设切点为()00,ln x x ，则可得过该点的切线方程为：001ln 1y x x x =+-，又知切线为：y ex b =+， 故得：01x e =，1ln 12b e ⎛⎫=-=- ⎪⎝⎭，则： ()33ln 2ln f x b x x x x x x=---=--， ()2231f x x x=-+'，令0f x ，解得：2230x x --<，即()1,3x ∈- 又该函数定义域为：0,，故单调增区间为()0,3.故选：A.7．（2020·全国高三三模）函数()1xx f x xe e +=-的单调递增区间是____________.【答案】()1,e -+∞【解析】因为函数()1xx f x xe e+=-，则()()11xxx x f x e e ee x x e ++'=--+=，令()0f x '>，可得1x e >-，所以单调递增区间是()1,e -+∞. 故答案为：()1,e -+∞8．（2020·天津市滨海新区塘沽第一中学高三三模）函数3()ln 4f x x =-的单调递减区间是_________【答案】90,4⎛⎤ ⎥⎝⎦或90,4⎛⎫ ⎪⎝⎭【解析】33'()44f x x x -=-=，由3'()04f x x =<，又0x >得904x <<． Ⅰ减区间为9(0,)4，答9(0,]4也对． 故答案为9(0,)4或9(0,]4．9．（2020·贵州毕节·高三三模）已知函数()()()()21ln 10xf x x f x f e '=-+-，则()f x 的单调递减区间为______. 【答案】(]1,0-【解析】由题意，1x >-，()()()()()00021ln 0100f f f e f '=-+-=-，所以(0)0f =，故()()()21ln 1f x x f x '=-+，()()2111f f x x ''=-+， 所以()()211111f f ''=-+，解得()112f '=，故()1111xf x x x '=-=++， 0f x，即01xx +≤，解得，10x -<≤，故()f x 的单调递减区间为1,0.故答案为：1,010．（2020·五华·云南师大附中高三三模）函数()2sin cos 2[,0]f x x x x π=-∈-，的单调增区间为_____________. 【答案】5,62ππ⎛⎫-- ⎪⎝⎭和,06π⎛⎤- ⎥⎝⎦【解析】因为()2sin cos 2f x x x =-，所以()2cos 2sin 22cos (12sin )f x x x x x '=+=+.令()0f x '>，则cos 012sin 00x x x π>⎧⎪+>⎨⎪-⎩，或cos 012sin 00x x x π<⎧⎪+<⎨⎪-⎩，所以06x π-<或562x ππ-<<-，所以函数()2sin cos 2,[,0]f x x x x π=-∈-的单调增区间为5,62ππ⎛⎫-- ⎪⎝⎭和,06π⎛⎤- ⎥⎝⎦故答案为5,62ππ⎛⎫-- ⎪⎝⎭和,06π⎛⎤- ⎥⎝⎦． 11．（2020·四川省绵阳江油中学高三三模）已知函数()()2102xf x axe ax ax a =--≠. （1）求函数()f x 的单调区间；（2）当0a <时，函数()f x 在(),0-∞上的最小值为()g a ，若不等式()()ln g a ta a ≥--有解，求实数t 的取值范围．【答案】（1）答案见解析；（2）12,2e ⎡⎫-+∞⎪⎢⎣⎭【解析】（1）由()212xf x axe ax ax =--， 得()()()()()'1111xxf x a x e x a x e ⎡⎤=+-+=+-⎣⎦，Ⅰ当0a >时，令()0f x '>，得()()110xx e +->，所以1010xx e +>⎧⎨->⎩，或1010x x e +<⎧⎨-<⎩，即11x x e >-⎧⎨>⎩或11x x e <-⎧⎨<⎩， 解得0x >或1x <-．令()0f x '<，得()()110xx e +-<，所以1010xx e +>⎧⎨-<⎩或1010x x e +<⎧⎨->⎩，即11x x e >-⎧⎨<⎩或11x x e <-⎧⎨>⎩， 解得10x -<<或x ∈∅．所以函数()f x 的单调递增区间为(),1-∞-，()0,+∞；单调递减区间为()1,0-．Ⅰ当0a <时，令()0f x '>，得()()110xx e +-<，由Ⅰ可知10x -<<；令()0f x '<，得()()110xx e +->，由Ⅰ可知1x <-或0x >．所以函数()f x 的单调递增区间为()1,0-；单调递减区间为(),1-∞-，()0,+∞． 综上可得，当0a >时，()f x 的单调递增区间为(),1-∞-，()0,+∞；单调递减区间为()1,0-． 当0a <时，()f x 的单调递增区间为()1,0-；单调递减区间为(),1-∞-，()0,+∞．（2）由（1）可知若0a <，则当(),0x ∈-∞时，函数()f x 在(),1-∞-上单调递减，在()1,0-上单调递增，所以()()1111122g a f ae a a a e -⎛⎫=-=--+=- ⎪⎝⎭， 所以不等式()()ln g a ta a ≥--有解等价于()11ln 2a ta a e ⎛⎫-≥--⎪⎝⎭有解， 即()ln 112a t e a-≥-+有解(0)a <， 设()()ln (0)x x x xϕ-=<，则()()21ln 'x x xϕ--=，所以当(),x e ∈-∞-时，()'0x ϕ<，()x ϕ单调递减， 当(),0x e ∈-时，()'0x ϕ>，()x ϕ单调递增， 所以()x ϕ的极小值也是最小值，且最小值为()()ln 1e e e eϕ-==--， 从而1111222t e e e≥--=-， 所以实数t 的取值范围为12,2e ⎡⎫-+∞⎪⎢⎣⎭． 12．（2020·湖南高三三模）已知函数2()(2)ln f x ax a x x =+--.(1)讨论()f x 的单调性；(2)若()f x 有两个零点，求a 的取值范围. 【答案】(1)见解析；(2) ()0,1 【解析】（1）()()()()()1211'220ax x f x ax a x x x-+=+--=>若0a ≤，()'0f x <，()f x 在()0,+∞上单调递减； 若0a >，当10,x a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时，()'0f x <，即()f x 在10,a ⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减，当1,x a ⎛⎫∈+∞⎪⎝⎭时，()'0f x >，即()f x 在1,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上单调递增. （2）若0a ≤，()f x 在()0,+∞上单调递减，()f x 至多一个零点，不符合题意. 若0a >，由（1）可知，()f x 的最小值为11ln 1f a a a ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭令()1ln 1h a a a =-+，()211'0h a a a=+>，所以()h a 在()0,+∞上单调递增， 又()10h =，当()0h a ≥时，[)1,a ∈+∞，()f x 至多一个零点，不符合题意， 当()0h a <时，()0,1a ∈ 又因为21210a a f e e e e ⎛⎫⎛⎫=++-> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，结合单调性可知()f x 在11,e a ⎛⎫ ⎪⎝⎭有一个零点 令()ln g x x x =-，()11'1x g x x x-=-=，当()0,1x ∈时，()g x 单调递减，当()1,x ∈+∞时，()g x 单调递增，()g x 的最小值为()110g =>，所以ln x x > 当3ax a->时， ()()()222ln 2f x ax a x x ax a x x =+-->+-- ()()2330ax a x x ax a =+-=+->结合单调性可知()f x 在3,a a -⎛⎫+∞⎪⎝⎭有一个零点 综上所述，若()f x 有两个零点，a 的范围是()0,1。
函数的单调性教学设计-经典教学教辅文档
教学设计方案模板：吐鲁番某天的气温变化曲线图成绩1：随着工夫的变化，气温的变化趋势如何？成绩2：作出一次函数f(x)=x和二次函数f(x)=x2的图象，从左向右看，图象的升降趋势如何？（从左向右看，f(x)=x的图象在（-∞，+∞）上呈逐渐上升趋势，f(x)=x2的图象在（-∞，0）降落，在（0，+∞）上升。
）从熟习的一次函数、二次函数动手，以具体函数的图象为例，让先生直观感知函数图象的升降变化特点，完成对函数单调性的第一次认识。
成绩3：如何用x，f(x)的变化描述函数图象的降落、上升？以f(x)=x2为例，教师几何画板演示，引导先生观察图象，在（-∞，0）上，图象下降，当x逐渐增大时，f(x)是逐渐减小的。
在图象下降f(x)随着x的增大而减小，图象上升f(x)随着x的增大而增大。
用几何画板直观展现，引导先生从直观的图象特点过渡到含有数学符号的自然言语，完成对函数单调性的第二次认知。
经过二次函数成绩7：对于普通函数y=f(x)，如何定义增函数的？普通地，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，D称为y=f(x)的单调增区间。
增函数的普通图象：成绩8：请同学们类比增函数定义给出减函数定义。
设函数y=f(x)的定义域为I，区间D∈I．如果对于区间D内的任意两个值x1，x2，当x1<x2时，都有f(x1)>f(x2)，那么就说y=f(x)在区间D上是减函数，D称为y=f(x)的减区间。
减函数的普通图象：例1 根据图象指单调区间有（0，4），。
高一第3讲函数的单调性与奇偶性(教师版)
第3讲 函数的单调性与奇偶性（教师版）.一．学习目标1.了解函数单调性的概念及几何意义，掌握基本初等函数的单调性，会求(判断或证明)函数的单调区间， 并能运用函数单调性解决有关问题．2.理解函数奇偶性的概念，掌握函数奇偶性的判定方法和图象特征；会利用函数奇偶性分析、探究函数值、性质及图象等问题． 二．重点难点1.利用函数的单调性求单调区间、比较大小、解不等式求变量的取值是历年高考考查的热点．2.利用函数的单调性求最值，及利用它们求参数取值范围问题是重点，也是难点．3.函数奇偶性的判断、利用奇偶函数图象特点解决相关问题、利用函数奇偶性、周期性求函数值及求参数值等问题是重点，也是难点．三．知识梳理1．定义域为I 的函数f (x )的增减性：2．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．3．设x 1，x 2∈[a ，b ]，如果1212()()f x f x x x -->0，则f (x )在[a ，b ]上是单调递增函数，如果1212()()f x f x x x --<0，则f (x )在[a ，b ]上是单调递减函数． 4. 重点掌握好七类初等函数的图象，用其判断函数单调性。
(1)一次函数y=kx+b(k ≠0)图象为直线，k>0时.在(－∞，＋∞)上为增函数。
K<0时，在(－∞，＋∞)上为减函数。
（2）反比例函数y=k x图象为双曲线，k>0时在（-∞，0），（0，+∞）上为减函数，K<0时， 在（-∞，0），（0，+∞）上为增函数。
（3）二次函数y=a 2x +bx+c(a ≠0)图象为抛物线，一看开口方向（由a 正负号确定），二看对称轴（即x=-2b a）,再由图象确定单调区间。
（4）耐克函数b y ax x =+（a>0,b>0），（又称为对勾函数），由图象可得其四个单调区间。
高一数学寒假作业06 函数的单调性与最值(教师版)
高一数学寒假作业专题06函数的单调性与最值1．定义域为R的函数f(x)满足:对任意的x1,x2∈R，有(x1−x2)⋅(f(x1)−f(x2))>0，则有（）A．f(−2)<f(1)<f(3)B．f(1)<f(−2)<f(3)C．f(3)<f(−2)<f(1)D．f(3)<f(1)<f(−2)【答案】A【解析】定义域在R上的函数f(x)满足：对任意的x1，x2∈R，有(x1−x2)⋅(f(x1)−f(x2))>0，可得函数f(x)是定义域在R上的增函数，所以f(−2)<f（1）<f（3）．故选：A．2．下列命题是真命题的是（）A．函数f(x)=−3x−2在[2,3]上是减函数最大值为−11B．函数f(x)=−1x 在[1,2]是增函数，最小值为−12C．函数f(x)=−x2+2x在区间[0,2]先减再增，最小值为0D．函数f(x)=x2−2x在区间[0,2]先减再增，最大值为0【答案】D【解析】选项A，由一次函数的单调性知，f(x)=−3x−2在[2,3]上是减函数，最大值为f(2)=−3×2−2=−8，故A错误；选项B，由反比例函数的单调性可知，f(x)=−1x在[1,2]是增函数，最小值为f(1)=−1，故B错误；选项C，函数f(x)=−x2+2x为开口向下的二次函数，对称轴为x=1，故在[0,1)单增，在(1,2]单减，先增再减，故C错误；选项D，函数f(x)=x2−2x为开口向上的二次函数，对称轴为x=1，故在[0,1)单减，在( 1,2]单增，先减再增，最大值为f(0)=f(2)=0，故D正确故选：D3．若奇函数f(x)在区间[3，7]上单调递增，且最小值为5，则f(x)在区间[－7，－3]上（）A．单调递增且有最大值－5B．单调递增且有最小值－5C．单调递减且有最大值－5D．单调递减且有最小值－5【答案】A【解析】因为f (x )在区间[3，7]上单调递增，且最小值为5，所以f (3)=5．由奇函数在对称区间上单调性相同，可知f (x )在区间[－7，－3]上单调递增， 且有最大值f (−3)=−f (3)=−5． 故选：A .4．已知函数f (x )=x 2−x +1，函数g (x )=ax −1，对于任意x 1∈[1,2]，总存在x 2∈[−1,1]，使得g (x 2)=f (x 1)成立，则实数a 的取值范围是（ ） A ．(−∞,−4]B ．[4,+∞)C ．(−∞,−4]∪[4，+∞)D ．(−∞,−4)⋃(4,+∞)【答案】C 【解析】因为f(x)=x 2−x +1，则f (x )在 [1,2]上为单调递增函数， 所以 f (x )的值域为 [1,3]，记为A =[1,3]， （1）当a >0时， g (x )在 [−1,1]上为增函数，所以 g (x )的值域为[−a −1,a −1]，记为 B =[−a −1,a −1]， 由题意可得 A ⊆B ， {−a −1⩽1a −1⩾3解得 a ≥4， （2）当 a <0时，g (x )在 [−1,1] 上为减函数，故g (x )的值域为[a −1 ,−a −1]，记为 C =[a −1 ,− a −1 ]， 由题意可知A ⊆B ， {−a −1≥3a −1≤1解得 a ≤−4，综上所述，实数 a 的取值范围是(−∞,−4]∪[4,+∞). 故选：C5．对于每一个实数x ，设f (x )取y =4x +1，y =x +2，y =−2x +4三个函数值中的最小值，则f (x )的最大值为（ ） A ．1 B ．23C ．43D ．83【答案】D 【解析】因为f (x )取y =4x +1、y =x +2、y =−2x +4三个函数中的最小值， 所以可根据y =4x +1、y =x +2、y =−2x +4图像绘出f (x )的图像， 如图：联立{y =x +2y =−2x +4，解得(23,83)，f (x )的最大值为83，故选：D.6．函数f (x )=|x |(2−x )的单调递增区间是（ ） A ．[0,1] B ．[−1,0] C ．[−1,1] D ．[0,2]【答案】A 【解析】当x ≥0时，f(x)=x(2−x)=−x 2+2x ，开口向下，对称轴为x =1，故其递增区间是[0,1]；当x <0时，f(x)=−x(2−x)=x 2−2x ，开口向上，对称轴为x =1，在x <0时，f(x)单调递减，综上：f (x )=|x |(2−x )的单调递增区间是[0,1]. 故选：A.7．下列函数中为增函数的是（ ） A ．f (x )=1x+1 B ．f (x )=x 13C ．f (x )=(23)xD ．f (x )=lg (x 2+1)【答案】B 【解析】对于A 选项，函数f (x )=1x+1在定义域上不单调； 对于B 选项，函数f (x )=x 13为R 上的增函数；对于C 选项，函数f (x )=(23)x为R 上的减函数；对于D 选项，函数f (x )=lg (x 2+1)的定义域为R ，内层函数u =x 2+1在(−∞,0)上为减函数，在(0,+∞)上为增函数，而外层函数y =lgu 为增函数，故函数f (x )的减区间为(−∞,0)，增区间为(0,+∞). 故选：B.8．已知定义在（0，+∞）上的函数f (x )满足：对任意正数a ､b ，都有f (ab )=f (a )⋅f (b )≠0，且当x >1时，f (x )<1，则下列结论正确的是（ ） A ．f (x )是增函数，且f (x )<0B ．f (x )是増函数，且f (x )>0C．f(x)是减函数，且f(x)<0D．f(x)是减函数，且f(x)>0【答案】D【解析】法一：取f(x)=1x(x>0)，满足题干条件，则f(x)是减函数，且f(x)>0；法二：当x>0时，f(x)=f(√x⋅√x)=[f(√x)]2>0.设x1>x2>0，则x1x2>1，由已知，f(x1x2)<1.所以f(x1)−f(x2)=f(x1x2⋅x2)−f(x2)=f(x1x2)f(x2)−f(x2)=f(x2)[f(x1x2)−1]<0，即f(x1)<f(x2)，所以f(x)是减函数，故选：D.9．已知函数f(x)=x−bx2+1是奇函数，则下列选项正确的有（）A．b=0B．f(x)在区间(1,+∞)单调递增C．f(x)的最小值为−12D．f(x)的最大值为2【答案】AC【解析】函数f(x)=x−bx2+1是奇函数，则f(0)=0，代入可得b=0，故A正确；由f(x)=x−bx2+1=xx2+1=1x+1x，对勾函数y=x+1x在(1,+∞)上单调递增，所以f(x)=1x+1x在(1,+∞)上单调递减，故B错误；由y=x+1x ∈(−∞,−2]⋃[2,+∞)，所以f(x)=1x+1x∈[−12,0)∪(0,12]，所以f(x)min=−12，故C正确、D错误.故选：AC10．已知函数f(x)=|x|−x2，则下列说法正确的是（）A．f(x)的最大值为14B．f(x)在(−1,0)上是增函数C．f(x)>0的解集为(−1,1)D．f(x)+2x≥0的解集为[0,3]【答案】AD【解析】f(−x)=|−x|−(−x)2=|x|−x2=f(x)，所以f (x )是偶函数， 在x ≥0时，f(x)=−x 2+x , 图象为开口向下的抛物线的部分， 对称轴为x =12,在(0,12)内单调递增，在(12,+∞)上单调递减， 最大值为f (12)=−14+12=14,∴函数f(x)=|x|−x 2在R 上的最大值为14, 在(−1,−12)内单调递增，在(−12,0)内单调递减， 故A 正确，B 错误；由于f (0)=0,f (1)=0,f (−1)=0,结合函数的单调性和偶函数的性质画出图象如图所示. 可知f (x )>0的解集为(−1,0)∪(0,1), 故C 错误；f(x)+2x ={−x 2+3x,x ≥0，−x 2+x,x <0 画出图象如图所示：由图象可得不等式f(x)+2x ≥0的解集为[0,3]，故D 正确. 故选：AD.11．对于函数f(x)=x1+|x|(x∈R)，下列判断正确的是（）A．f(−x)+f(x)=0B．当m∈(0,1)时，方程f(x)=m总有实数解C．函数f(x)的值域为[−1,1]D．函数f(x)的单调区间为(−∞,0)【答案】AB【解析】f(−x)+f(x)=−x1+|−x|+x1+|x|=0，故A正确；因为−|x|≤x≤|x|，所以−1<−|x|1+|x|≤x1+|x|≤|x|1+|x|<1，∴f(x)的值域为(−1,1)，因此当m∈(0,1)时，方程f(x)=m总有实数解，故B正确；故C错误；f(x)={x1+x ,x≥0x 1−x ,x<0，x≥0,f′(x)=1(1+x)2>0所以f(x)在[0,+∞)单调递增；由于与f(−x)+f(x)=0知f(x)为奇函数，所以函数f(x)在(−∞,0)也单调递增，且在x=0时连续，故f(x)的单调增区间为(−∞,+∞)，故D错误；故选：AB．12．已知函数f(x)=−2x+1（x∈[−2,2]），g(x)=x2−2x，（x∈[0,3]），则下列结论正确的是（）A．∀x∈[−2,2]，f(x)>a恒成立，则实数a的取值范围是(−∞,−3)B．∃x∈[−2,2]，f(x)>a恒成立，则实数a的取值范围是(−∞,−3)C．∃x∈[0,3]，g(x)=a，则实数a的取值范围是[−1,3]D．∀x∈[−2,2]，∃t∈[0,3]，f(x)=g(t)【答案】AC【解析】在A中，因为f(x)=−2x+1(x∈[−2,2])是减函数，所以当x=2时，函数取得最小值，最小值为−3，因此a<−3，A正确；在B中，因为f(x)=−2x+1(x∈[−2,2])减函数，所以当x=−2时，函数取得最大值，最大值为5，因此a<5，B错误；在C中，g(x)=x2−2x=(x−1)2−1(x∈[0,3])，所以当x=1时，函数取得最小值，最小值为−1，当x=3时，函数取得最大值，最大值为3，故函数的值域为[−1,3]，由g(x)= a有解，知a∈[−1,3]，C正确；在D 中，∀x ∈[−2,2],∃t ∈[0,3],f(x)=g(t)等价于f(x)的值域是g(t)的值域的子集，而f(x)的值域是[−3,5]，g(t)的值域[−1,3]，D 错误. 故选：AC13．函数f (x )=2xx 2+1，x ∈[−1,1]的最大值是__________．【答案】1 【解析】任取x 1,x 2∈[−1,1]，且−1≤x 1<x 2≤1， 则f (x 1)−f (x 2)=2x 1x12+1−2x 2x22+1=2x 1(x 22+1)−2x 2(x 12+1)(x 12+1)(x 22+1)=2(x 1−x 2)(1−x 1x 2)(x 12+1)(x 22+1)， ∵−1≤x 1<x 2≤1∴根据不等式的性质可得x 1−x 2<0，x 1x 2<1， ∵x 12+1>0，x 22+1>0∴f (x 1)−f (x 2)<0，即f (x 1)<f (x 2)， ∴函数f (x )=2xx 2+1在[−1,1]上单调递增，∴函数f (x )=2xx 2+1在[−1,1]上的最大值是f (1)=2×112+1=1. 故答案为：1.14．函数f(x)=√x 2−3x +2的单调递增区间是____________． 【答案】[2,+∞) 【解析】x 2−3x +2≥0，x ≤1或x ≥2，y =√u 是增函数，u =x 2−3x +2在(−∞,1]上递减，在[2,+∞)上递增， 所以f(x)的增区间是[2,+∞)． 故答案为：[2,+∞)．15．对任意的x ∈(0,+∞)，不等式(x −a +ln xa )(−3x 2+ax +10)≤0恒成立，则实数a =______. 【答案】√5 【解析】由题可知，x ∈(0,+∞)且ln xa 成立，则a ∈(0,+∞)因为对任意的x ∈(0,+∞)，不等式(x −a +ln xa )(−3x 2+ax +10)≤0恒成立等价于不等式[(x +lnx )−(a +lna )](−3x 2+ax +10)≤0恒成立记f (x )=x +lnx,g (x )=−3x 2+ax +10，则f (x )在(0,+∞)上单调递增当0<x <a 时，f (x )<f (a )，即(x +lnx )−(a +lna )<0恒成立，则−3x 2+ax +10≥0所以{g (0)=10≥0g (a )=−3a 2+a ⋅a +10=−2a 2+10≥0，得0<a ≤√5当x =a 时，不等式显然成立当x >a 时，f (x )>f (a )，即(x +lnx )−(a +lna )>0恒成立，则−3x 2+ax +10≤0 因为函数g (x )=−3x 2+ax +10=−3(x −a 6)2+a 212+10在(a,+∞)上单调递减所以x >a 时，g (x )<g (a )=−2a 2+10≤0，得a ≥√5因为对任意的x ∈(0,+∞)，该不等式恒成立，故应取交集则a =√5 故答案为：√516．若函数f (x )={mx −1,x >1−x +1,x ≤1，满足：对任意的x 1≠x 2，都有f (x 1)≠f (x 2)，则m 的取值范围为____________． 【答案】(−∞,0)∪(0,1] 【解析】依题意知函数f (x )的图象与直线y =a (a ∈R )最多只有一个交点. 当x ≤1时，函f (x )单调递减且f (x )≥0；当x >1时，若m =0，f (x )=−1，此时不合题意； 若m <0时，函数f (x )单调递增且f (x )=m x−1<0，满足题意；若m >0时，当x >1时，函数f (x )=m x−1单调递减，此时只需m −1≤0，即0<m ≤1.综上，m 的取值范围为(−∞,0)∪(0,1]. 故答案为：(−∞,0)∪(0,1].17．已知函数f(x)=x +1x.（1）判断函数f (x )在[1+∞)上的单调性，并用单调性的定义证明；（2）当x ∈[0,1]时，不等式f (4x )−f (2x )−k ≤0恒成立，求实数k 的取值范围. 【答案】（1）函数f (x )是[1+∞)上的增函数，证明见解析 （2）k ≥6 【解析】 【分析】（1）任取x 1,x 2∈[1，+∞)，且x 1<x 2，f (x 2)−f (x 1)=(x 2+1x 2)−(x 1+1x 1)=x 2−x 1+1x 2−1x 1=(x 2−x 1)(x 2x 1−1)x 2x 1，∵x 1,x 2∈[1，+∞)，且x 1<x 2，x 2−x 1>0,x 2x 1>1, ∴f (x 2)−f (x 1)>0即f (x 1)<f (x 2)，∴函数f (x )是[1,+∞)上的增函数 （2）f (4x )−f (2x )−k ≤0⇒4x +14x −(2x+12x)−k ≤0 ⇔4x +14x −(2x +12x)≤k 令t =2x +12x ,x ∈[0,1]⇒t ∈[2,52] 原问题等价于t 2−t −2≤k令ℎ(t )=t 2−t −2,t ∈[2,52]⇒ℎ(t )max =ℎ(52)=74 ∴k ≥74.18．函数f （x ）是R 上的偶函数，且当x >0时，函数的解析式为f(x)=2x −1 （1）求f （-1）的值∶（2）用定义证明f （x ）在（0，+∞）上是减函数； （3）求当x <0时，函数的解析式. 【答案】 （1）1；（2）证明见解析； （3）f(x)=−2x −1. 【解析】 【分析】（1）f(−1)=f(1)=1；（2）证明：任取0<x 1<x 2，则f(x 1)−f(x 2)=2x 1−1−2x 2+1=2(x 1−x 2)x 1x 2，所以x 1x 2>0,x 2−x 1>0 ，即f(x 1)>f(x 2)，所以f(x)在(0,+∞)上是减函数；（3）任取x <0，则−x >0，故f(−x)=−2x −1=f(x)，即x <0时，函数的解析式为f(x )=−2x −1.19．已知函数f (x )=x 2+2x. （1）用定义证明：f (x )在区间[1,+∞)上是增函数；（2）设集合A =[1,2]，B ={x |x 3+x 2−ax +2<0}，若A ⊆B ，求实数a 的取值范围. 【答案】 （1）证明见解析 （2）(7,+∞) 【解析】 （1）设x 1>x 2≥1，则f (x 1)−f (x 2)=(x 12−x 22)+(2x 1−2x2)=(x 1−x 2)(x 1+x 2)+2(x 2−x 1)x 1x 2=(x 1−x 2)(x 1+x 2−2x 1x 2).因为x 1>x 2≥1，则x 1−x 2>0,x 1+x 2>2,x 1x 2>1，从而0<2x 1x 2<2,x 1+x 2−2x 1x 2>0.所以f (x 1)−f (x 2)>0，即f (x 1)>f (x 2).所以f(x)在区间[1,+∞)上是增函数. （2）因为A ⊆B ，则当x ∈[1,2]时，不等式x 3+x 2−ax +2<0恒成立， 即a >x 2+2x +x 恒成立.设g(x)=x 2+2x +x ，则当x ∈[1,2]时，a >g(x)max 即可.因为f(x)=x 2+2x 和y =x 在[1,2]上都是增函数，则g(x)在[1,2]上是增函数. 所以当x ∈[1,2]时，g(x)max =g(2)=7，故a 的取值范围是(7,+∞). 20．已知f(x)=2x+1−32x −1.（1）判断函数f (x )在(0,+∞)上的单调性，并用定义证明；（2）若f(x)≥k ⋅2x ，k ＞0在区间[1，2]上恒成立，求实数k 的取值范围；（3）若存在实数b ＞a ＞0，使得函数f (x )在(a ,b )上的值域是(m2a ,m2b )，求实数m 的取值范围. 【答案】（1）单调递增，证明见解析； （2）0<k ≤512； （3）0<m <4−2√3. 【解析】 （1）∵f(x)=2x+1−32x −1，即f (x )=2−12x −1在(0,+∞)上单调递增，证明：∀x 1,x 2∈(0,+∞)，且x 1<x 2，则f (x 1)−f (x 2)＝2−12x 1−1−(2−12x 2−1)=2x 1−2x 2(2x 1−1)(2x 2−1)， 由0<x 1<x 2，可得1<2x 1<2x 2， ∴2x 1−1>0,2x 2−1>0,2x 1−2x 2<0, 可得2x 1−2x 2(2x 1−1)(2x 2−1)＜0，即f (x 1)<f (x 2)， ∴函数f (x )在(0,+∞)上为增函数； （2）∵f(x)≥k ⋅2x ，k ＞0在区间[1,2]上恒成立， 令t =2x ,t ∈[2,4]，可得2x −1>0，11 / 13 由f(x)≥k ⋅2x 得，2x+1−32x −1≥k ⋅2x 即为2t −3≥kt(t −1)，∴kt 2−(k +2)t +3≤0(k ＞0)在[2,4]上恒成立，∴{4k −2(k +2)+3≤016k −4(k +2)+3≤0，即有{k ≤12k ≤512， 即 k ≤512，又k ＞0，∴0<k ≤512；（3）若存在实数b ＞a ＞0，使得函数f (x )在(a ,b )上的值域是(m 2a ,m 2b )，又函数f (x )在(0,+∞)上单调递增，可得f(a)=m2a ,f(b)=m2b ，则m ＞0， 可得2a +1−3=m2a (2a −1),2b +1−3=m2b (2b −1)，则方程m2x (2x −1)−2x +1+3=0有两个不等的正根，设t =2x ,t >1，可得mt 2−(m +2)t +3=0有两个大于1的根，设ℎ(t )=mt 2−(m +2)t +3，m ＞0，可得{ Δ>0m+22m >1ℎ(1)>0m >0，即 {(m +2)2−12m >00<m <2m −m −2+3>0 解得0<m <4−2√3，故实数m 的取值范围为0<m <4−2√3.21．设函数f (x )对任意实数x ，y 都有f (x +y )=f (x )+f (y )，且x >0时，f (x )<0，f (1)=−2．（1）求证：f (x )是奇函数；（2）求f (x )在[−3,3]上的最大值与最小值．【答案】（1）证明见解析；（2）最大值为6，最小值为−6.【解析】（1）令x =y =0，得f (0)=f (0)+f (0)=2f (0)，所以f (0)=0，令y =−x ，得f (x −x )=f (x )+f (−x )=f (0)，所以f (−x )=−f (x )，所以f (x )是奇函数．（2）设x 1<x 2∈R ，则x 2−x 1>0，所以f (x 2)−f (x 1)=f (x 2)+f (−x 1)=f (x 2−x 1)<0，可得f (x 2)<f (x 1)，即f (x 1)>f (x 2)，所以f (x )在R 上是减函数，f (2)=f (1)+f (1)=−4，f (3)=f (2)+f (1)=−4−2=−6，所以f(−3)=−f(3)=−(−6)=6，所以f(x)在[−3,3]上的最大值为f(−3)=6，最小值为f(3)=−6.22．已知函数f(x)=log132−kxx−2为奇函数.（1）求常数k的值；（2）判断并证明函数f(x)在(2,+∞)上的单调性（3）求函数f(x)在[4,+∞)上的值域.【答案】（1）k=−1（2）单调递增，证明见解析（3）[−1,0)【解析】（1）函数f(x)=log132−kxx−2为奇函数，则f(x)+f(−x)=0⇒log132−kxx−2+log132+kx−x−2=0,化简得到log13(2−kxx−2×2+kx−x−2)=log131,即log13k2x2−4x2−4=log131⇒k2x2−4=x2−4⇒k=±1,当k=1时，f(x)=log132−xx−2不符合对数函数的定义，故舍去；故k=−1.（2）由第一问得到f(x)=log13x+2x−2，设ℎ(x)=x+2x−2,x>2，任取x1>x2∈(2,+∞)，ℎ(x1)−ℎ(x2)=x1+2x1−2−x2+2x2−2=4(x2−x1)(x1−2)(x2−2),因为x1>x2∴x2−x1<0,∵(x1−2)(x2−2)>0∴ℎ(x1)<ℎ(x2)，故得到函数ℎ(x)在(2,+∞)上是单调递减的，外层函数y=log13x是单调递减的，由复合函数单调性，得到函数f(x)在(2,+∞)上是单调递增的.（3）由第二问得到函数f(x)在(2,+∞)上是单调递增的，故得到函数f(x)在[4,+∞)上也是增的，f(x)=log13x+2x−2，令g(x)=x+2x−2=1+4x−2,x∈[4,+∞),g(x)∈(1,3],12/ 13∴f(x)∈[−1,0)故函数值域为：[−1,0).13/ 13。
2020年高三一轮复习数学教案第3讲《函数的单调性》(教师版)
个性化教学辅导教案1．已知函数f（lgx）定义域是[0.1，100]，则函数f(x2)的定义域是（）A．[﹣1，2]B．[﹣2，4]C．[0.1，100]D．[−12，1]【解答】解：∵f（lgx）定义域是[0.1，100]，即0.1≤x≤100，∵lg0.1≤lgx≤lg100，即﹣1≤lgx≤2．∵函数f（x）的定义域为[﹣1，2]．由−1≤x2≤2，得﹣2≤x≤4．∵函数f(x2)的定义域是[﹣2，4]．故选：B．【点评】本题考查函数的定义域及其求法，关键是掌握该类问题的解决方法，是中档题．2．函数y=1﹣x﹣9x的值域是（﹣∞，﹣5]∵[7，+∞）．【解答】解：当x＞0时，可得y=1﹣（x+9x）∵x+9x ≥2√9x⋅x=6，当且仅当x=3时取等号．∵f （x ）的解析式为：f （x ）=12x 2﹣32x+2．【点评】本题考查了求函数解析式的问题，解题时应用待定系数法，设出函数的解析式，求出系数即可，是中档题．1．函数f （x ）=√x 2+x −6的单调增区间是（ ） A ．（﹣∞，﹣3） B ．[2，+∞） C ．[0，2） D ．[﹣3，2] 【解答】解：函数有意义，则：x 2+x ﹣6≥0，解得：x≥2或x≤﹣3， 二次函数在区间（﹣∞，﹣3）上单调递减，在区间[2，+∞）上单调递增， 幂函数y =√x 在定义域内单调递增，结合复合函数的单调性可得函数f(x)=√x 2+x −6 的单调增区间是[2，+∞）． 故选：B ．2、已知函数对于任意都有成立，则实数的取值范围是（ ） A ． B ．C ．D ．【答案】C【解析】因为，所以函数是R 上的减函数，所以解得故选C.点睛：本题考查分段函数的单调性，涉及一次函数单调性，对数函数单调性，属于中档题.解题时，需要考虑两段函数都是增函数或减函数，其次考虑两段函数的分界点，如果是减函数，则左侧函数的最小值要大于等于右侧函数的最大值，反之，左侧函数的最大值要小于等于右侧函数的最小值.3、已知幂函数，若，则的取值范围是（）A．B．C．D．【答案】C【解析】∵幂函数的定义域为{x|x＞0}，在（0，+∞）上单调递减．∵若f（a+1）＜f（10-2a），则解得3＜a＜5，即a的取值范围是（3，5）．故选C：．点睛：本题主要考查幂函数的性质，根据幂函数的单调性解不等式是解决本题的关键，注意定义域的限制.学科分析：函数的单调性是必修1第一章内容，是函数的重要性质之一。
函数的单调性及单调区间(预习讲义)(教师版)
函数的单调性及单调区间（预习讲义）考察函数y x =、2y x =、1y x=的图象你能发现每个图象中函数值y 随着x 的变化而变化的情况吗？【答案】对于y x =，y 随着x 的增大而增大；对于2y x =，当0x <时，y 随着x 的增大而减小，当0x >时，y 随着x 的增大而增大；对于1y x=，当0x <时，y 随着x 的增大而减小，当0x >时，y 随着x 的增大而减小．一、函数单调性的定义1、改变量：在函数()y f x =的图象上任取两点1122(,),(,)A x y B x y ，记21,x x x ∆=-2121()()y f x f x y y ∆=-=-．则x ∆表示自变量x 的改变量，y ∆表示因变量y 的改变量． 2、增函数：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12,x x ，改变量210x x x ∆=->，2121()()0y f x f x y y ∆=-=->，则称函数()y f x =在区间M 上是增函数．如图所示：知识导引知识讲解3、减函数：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12,x x ，改变量210x x x ∆=->，21()()0y f x f x ∆=-<，则称函数()y f x =在区间M 上是减函数．如图所示：4、单调性：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．二、用定义法证明函数单调性的一般步骤1、取值：即设12,x x 是该区间内的任意两个值，且12x x <，210x x x ∆=->2、作差变形：通过因式分解、配方，有理化等方法，向有利于判断差的符号的方向变形．3、定号：确定21()()y f x f x ∆=-的符号，若符号不确定，可以进行分类讨论．4、下结论：根据定义得出结论，注意下结论时不要忘记说明区间．三、函数的平均变化率因变量的改变量与自变量的改变量的比即2121y y y x x x -∆=∆-叫做函数()y f x =从1x 到2x 之间的平均变化率．四、 重要结论1、若在区间M 上函数()y f x =是增函数，12x x <⇔12()()f x f x <12(,)x x M ∈；若在区间M 上函数()y f x =是减函数，12x x <⇔12()()f x f x >．12(,)x x M ∈ 2、在区间M 上函数()y f x =是增函数⇔0yx∆>∆； 在区间M 上函数()y f x =是减函数⇔0y x∆<∆五、特殊函数的单调性1、一次函数(0)y kx b k =+≠，0k y kx b >⇔=+为增函数；0k y kx b <⇔=+为减函数．2、反比例函数(0)k y k x =≠，0kk y x>⇔=在区间(,0),(0,)-∞+∞上为减函数；0kk y x<⇔=在区间(,0),(0,)-∞+∞上为增函数． 想一想：能说(0)ky k x =>在区间(,0)(0,)-∞+∞上为减函数吗？说明理由．【答案】不能，反例：取1211x x =-=，，则12(0)(0)x x ∈-∞+∞，，，，且12x x <又12y k y k =-=，， 因为0k >，所以12y y <，与减函数定义矛盾．3、二次函数2(0)y ax bx c a =++≠，0a >⇔2y ax bx c =++在区间(,)2ba--∞上为减函数，在区间 (,)2ba-+∞上为增函数． 0a <⇔2y ax bx c =++在区间(,)2b a --∞上为增函数，在区间(,)2ba-+∞上为减函数． 4、函数y x a =-在区间(,)a -∞上为减函数，在区间(,)a +∞上为增函数． 5、对勾函数1y x x=+在区间(),1,(1,)-∞-+∞上为增函数，在区间(1,0),(0,1)-上为减函数；一般地，对勾函数(0)ky x k x=+>在区间(,)-∞+∞上为增函数，在区间(上为减函数；五、函数的最值1、函数的最大值：一般地，设函数()y f x =的定义域为I ，如果存在实数M 满足：（1）对于任意的x I ∈，都有()f x M ≤; （2）存在0x I ∈，使得0()f x M =．那么，我们称M 是函数()y f x =的最大值（maximum value ）2、函数的最小值：一般地，设函数()y f x =的定义域为I ，如果存在实数m 满足：（1）对于任意的x I ∈，都有()f x m ≥; （2）存在0x I ∈，使得0()f x m =．那么，我们称m 是函数()y f x =的最小值（minimum value ）一、我们知道，函数1y x=在(0)-∞，，(0)+∞，上单调递减，函数21y x =+在(0)-∞，上单调递减，在(0)+∞，上单调递增，那么函数211y x =+的单调性是怎样的呢？ 【答案】任取12(0)x x ∈-∞，，，且12x x <， 210x x x ∆=->2212121221222222212121()()11011(1)(1)(1)(1)x x x x x x y y y x x x x x x --+∆=-=-==>++++++ 所以211y x =+在(0)-∞，上单调递增； 同理，可证得，211y x =+在(0)+∞，上单调递减． 二、 复合函数的单调性1、若函数()y f u =在其定义域上是增函数，()u g x =在其定义域上是增函数，则复合函数(())y f g x =的单调性是怎样的？【答案】复合函数(())y f g x =在定义域上单调递增；2、若函数()y f u =在其定义域上是增函数，()u g x =在其定义域上是减函数，则复合函数(())y f g x =的单调性是怎样的？【答案】复合函数(())y f g x =在定义域上单调递减；3、若函数()y f u =在其定义域上是减函数，()u g x =在其定义域上是增函数，则复合函数(())y f g x =的单调性是怎样的？【答案】复合函数(())y f g x =在定义域上单调递减；4、若函数()y f u =在其定义域上是减函数，()u g x =在其定义域上是减函数，则复合函数(())y f g x =的单调性是怎样的？【答案】复合函数(())y f g x =在定义域上单调递增；由上面的探究可知：探究对于复合函数(())y f g x =，其中()y f u =称为外函数，()u g x =称为内函数． 当内外函数单调性相同时，(())y f g x =为增函数; 当内外函数单调性相反时，(())y f g x =为减函数;【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，以及在每一个单调区间上，它是增函数还是减函数？【答案】()f x 的单调增区间是(21)-，，(35)， ()f x 的单调减区间是(52)--，，(13)，【例2】 试用函数单调性的定义证明函数1y x =-+，在()-∞+∞，上是减函数． 【答案】证：任取12()x x ∈-∞+∞，，，且12x x < 210x x x ∆=->212112(1)(1)0y y y x x x x ∆=-=-+--+=-<所以1y x =-+在()-∞+∞，上是减函数． 【例3】试用函数单调性的定义证明函数y =，在[0)+∞，上是增函数． 【答案】证：任取12[0)x x ∈+∞，，，且12x x < 210x x x ∆=->210y y y ∆=-===>例题精讲所以y =在[0)+∞，上是增函数． 【例4】试用函数单调性的定义证明函数y =，在[0)+∞，上是增函数． 【答案】证：任取12[0)x x ∈+∞，，，且12x x < 210x x x ∆=->210y y y ∆=-==>所以y =[0)+∞，上是增函数． 【例5】 试用函数单调性的定义判断函数2()1xf x x =-在区间(0,1)上的单调性． 【答案】解：任取12(01)x x ∈，，，且12x x < 210x x x ∆=->2121121221211212222(1)2(1)2()()()11(1)(1)(1)(1)x x x x x x x x y f x f x x x x x x x ----∆=-=-==------ 因为1201x x <<<所以120x x -<，110x -<，210x -< 所以0y ∆<所以2()1xf x x =-在区间(0,1)上的单调递减． 【例6】 证明函数3y x =在定义域上是增函数．【答案】证：任取12x x ∈R ，，且12x x < 210x x x ∆=->3322221212121212121213()()()[()]24x y y y x x x x x x x x x x x x ∆=-=-=-++=-++ 因为12x x <所以210x x ->，221213()024x x x ++>，所以0y ∆>所以3y x =在定义域上是增函数．【例7】 画出下列函数的图象，并指出它们的单调区间：（1）1y x =+ （2）2y x =+【答案】（1）函数1y x =+的单调递增区间是(0)+∞，，单调递减区间是(0)-∞，； （2）函数2y x =+的单调递增区间是(2)-+∞，，单调递减区间是(2)-∞-，； 【例8】 如果函数()y f x =是R 上的减函数，证明0k <时，()kf x 在R 上是增函数．【答案】证：任取12x x ∈R ，，且12x x < 210x x x ∆=->2121()()(()())y kf x kf x k f x f x ∆=-=-因为函数()y f x =是R 上的减函数，12x x < 所以12()()f x f x > 所以21()()0f x f x -< 又0k < 所以0y ∆>所以()kf x 在R 上是增函数．【例9】 研究函数11y x =+的单调区间并画出图象． 【答案】函数11y x =+的单调递减区间为(1)-∞-，，(1)-+∞，． 【例10】 求函数212y x x =++的单调区间．【答案】解：2211172()24y x x x ==++++所以函数的定义域为R 令1y u=，22u x x =++ 因为1y u=在(0)+∞，上单调递减，22u x x =++在1()2-∞-，上单调递减，在1()2-+∞，上单调递增． 所以212y x x =++的单调递增区间是1()2-∞-，，单调递减区间是1()2-+∞，． 【例11】讨论函数y =的单调性．【答案】由2230x x +-≥，得1x ≥或3x ≤-．所以函数定义域为(3][1)-∞-+∞，，令y =223u x x =+-，由复合函数单调性判断法则，得y =在(3]-∞-，上单调递减，在[1)+∞，上单调递增．【例12】 设函数()(21)f x a x b =-+是R 上的减函数，则a 的范围为（ )A ．12a ≥B ．12a ≤C ．12a >-D ．12a <【答案】D【例13】 已知函数2()2(1)2f x x a x =+-+在区间(4]-∞，上是减函数，求a 的取值范围 【答案】(3]-∞-，【例14】 函数2([0,)y x bx c x =++∈+∞）是单调函数，则b 的取值范围是（ ）A ．0b ≥B ．0b ≤C ．0b >D ．0b <【答案】A【例15】 下列四个函数中，在(0)+∞，上为增函数的是（ ）A ．()3f x x =-B ．2()3f x x x =-C ．1()1f x x =-+ D ．()f x x =-【答案】C【例16】 若函数211()11x x f x ax x ⎧-≥=⎨-<⎩，，在R 上是单调递增函数，则a 的取值范围【答案】(01]，【例17】 已知函数()f x 在R 上是减函数，且(21)(2)f a f a +>--，则a 的取值范围是【答案】(1)-∞-，【例18】 已知定义在[23]-，上的减函数()f x 满足(1)(23)f a f a +>+，则a 的取值范围是【答案】(20]-，【例19】 已知()f x 在区间(,)-∞+∞上是减函数，,a b R ∈且0a b +≤，则下列表达正确的是（ ）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 +≥-+-【答案】D【例20】 若()f x 是R 上的减函数，且()f x 的图象经过点(03)A ，和点(31)B -，，则不等式|(1)1|2f x +-<的解集为（ ）．A ．(3)-∞，B ．(2)-∞，C ．(03)，D ．(12)-，【答案】C【例21】 求下列函数的最大值与最小值（1）()1[12]f x x x =-+∈-，， （2）1()[31]f x x x-=∈--，， （3）2()21[03]f x x x x =-++∈，， （4）[]2()114f x x x x =+-∈，， （5）1()[25]1f x x x =∈-，， （6）21()[35]1x f x x x -=∈+，， 【答案】（1）()f x 最大值为2，最小值为1-；（2）()f x 最大值为1，最小值为13；（3）()f x 最大值为2，最小值为2-； （4）()f x 最大值为19，最小值为1； （5）()f x 最大值为1，最小值为14； （6）()f x 最大值为32，最小值为54； 【例22】 讨论下列函数的最大值与最小值（1）2()21[11]f x x ax x =-+∈-，，，a ∈R（2）2()21f x x x =+-，[11]x a a ∈-+，，a ∈R 【答案】（1）当1a ≤-时，()f x 最大值为22a -，最小值为22a +；当10a -<≤时，()f x 最大值为22a -，最小值为21a -； 当01a <<时，()f x 最大值为22a +，最小值为21a -； 当1a ≥时，()f x 最大值为22a +，最小值为22a -．（2）当2a ≤-时，()f x 最大值为22a -，最小值为242a a ++； 当21a -<<-时，()f x 最大值为22a -，最小值为2-； 当10a -≤<时，()f x 最大值为242a a ++，最小值为2-； 当0a ≥时，()f x 最大值为242a a ++，最小值为22a -．知识总结二、 函数单调性的定义1、改变量：在函数()y f x =的图象上任取两点1122(,),(,)A x y B x y ，记21,x x x ∆=-2121()()y f x f x y y ∆=-=-．则x ∆表示自变量x 的改变量，y ∆表示因变量y 的改变量． 2、增函数：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12,x x ， 改变量210x x x ∆=->，2121()()0y f x f x y y ∆=-=->，则称函数()y f x =在区间M 上是增函数． 如图所示：3、减函数：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12,x x ，改变量210x x x ∆=->，21()()0y f x f x ∆=-<，则称函数()y f x =在区间M 上是减函数． 如图所示：4、单调性：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．二、 用定义法证明函数单调性的一般步骤1、取值：即设12,x x 是该区间内的任意两个值，且12x x <，210x x x ∆=->2、作差变形：通过因式分解、配方，有理化等方法，向有利于判断差的符号的方向变形．3、定号：确定21()()y f x f x ∆=-的符号，若符号不确定，可以进行分类讨论．4、下结论：根据定义得出结论，注意下结论时不要忘记说明区间． 三、函数的平均变化率因变量的改变量与自变量的改变量的比即2121y y y x x x -∆=∆-叫做函数()y f x =从1x 到2x 之间的平均变化率． 三、 重要结论：1、若在区间M 上函数()y f x =是增函数，12x x <⇔12()()f x f x <12(,)x x M ∈；若在区间M 上函数()y f x =是减函数，12x x <⇔12()()f x f x >．12(,)x x M ∈ 2、在区间M 上函数()y f x =是增函数⇔0yx∆>∆； 在区间M 上函数()y f x =是减函数⇔0y x∆<∆ 四、 特殊函数的单调性1、一次函数(0)y kx b k =+≠，0k y kx b >⇔=+为增函数；0k y kx b <⇔=+为减函数．2、反比例函数(0)k y k x =≠，0kk y x>⇔=在区间(,0),(0,)-∞+∞上为减函数；0kk y x<⇔=在区间(,0),(0,)-∞+∞上为增函数． 想一想：能说(0)ky k x =>在区间(,0)(0,)-∞+∞上为减函数吗？说明理由．3、二次函数2(0)y ax bx c a =++≠，0a >⇔2y ax bx c =++在区间(,)2b a --∞上为减函数，在区间(,)2ba-+∞上为增函数．0a <⇔2y ax bx c =++在区间(,)2b a --∞上为增函数，在区间(,)2ba-+∞上为减函数． 4、函数y x a =-在区间(,)a -∞上为减函数，在区间(,)a +∞上为增函数． 5、对勾函数1y x x=+在区间(),1,(1,)-∞-+∞上为增函数，在区间(1,0),(0,1)-上为减函数； 一般地，对勾函数(0)ky x k x=+>在区间(,)-∞+∞上为增函数，在区间(上为减函数；6、对于复合函数(())y f g x =，其中()y f u =称为外函数，()u g x =称为内函数．当内外函数单调性相同时，(())y f g x =为增函数; 当内外函数单调性相反时，(())y f g x =为减函数．五、 函数的最值1、函数的最大值：一般地，设函数()y f x =的定义域为I ，如果存在实数M 满足：（1）对于任意的x I ∈，都有()f x M ≤;（2）存在0x I ∈，使得0()f x M =．那么，我们称M 是函数()y f x =的最大值（maximum value ）2、函数的最小值：一般地，设函数()y f x =的定义域为I ，如果存在实数m 满足：（1）对于任意的x I ∈，都有()f x m ≥; （2）存在0x I ∈，使得0()f x m =．那么，我们称m 是函数()y f x =的最小值（minimum value ）【题1】 已知函数41 1.()5 1.x x f x x x +≥⎧=⎨-<⎩，，则()f x 的递减区间是（ ）A ．[1)+∞，B ．(1)-∞，C ．(0)+∞，D ．(1]-∞，【答案】B【题2】函数y =的单调递增区间为（ ） A ．(2]-∞-，B ．[52]--，C ．[21]-，D ．[1)+∞，【答案】B【题3】 求证：函数3()f x x x =--在()-∞+∞，上为减函数． 【答案】证：任取12()x x ∈-∞+∞，，，且12x x < 210x x x ∆=->33332122111212()()y f x f x x x x x x x x x ∆=-=--++=-+-2222222121122121211221213()()()()(1)()[()1]024x x x x x x x x x x x x x x x x x x x =-+++-=-+++=-+++< 所以3()f x x x =--在()-∞+∞，上是减函数． 【题4】 已知函数()f x 在[2)+∞，上是减函数，试比较(2)f ，2(3)f x +的大小 【答案】(2)f >2(3)f x +【题5】 求函数2()241f x x x =-+-在区间[12]-，上的值域． 课后巩固【答案】[71]-，【题6】 求函数4y x x=+在区间[24]，上的最大值与最小值． 【答案】4y x x=+最大值是5，最小值是4．【题1】 函数223y x x =+-在区间[30]-，上的值域为（ ） A ．[43]--，B ．[40]-，C ．[30]-，D ．[04]，【答案】B【题2】 若函数21()232f x x x =-+在[0]m ，有最大值3，最小值1，则m 的取值范围是____． 【答案】[24]，【题3】 用单调性定义证明函数1()g x x=在(0,)+∞上单调递减． 【答案】证：任取12(0)x x ∈+∞，，，且12x x < 210x x x ∆=->1221211211()()0x x y g x g x x x x x -∆=-=-=< 所以1()g x x=在(0,)+∞上是单调递减． 【题4】 已知函数()1xf x x =-． （I ）证明：对于定义域中任意的x 均有(1)(1)2f x f x ++-=；（II ）用函数单调性的定义证明函数()f x 在(1)+∞，上是减函数． 【答案】（I ）证：1111(1)(1)21111x x x xf x f x x x x x+-+-++-=+=-=+---（II ）证：任取12(1)x x ∈+∞，，，且12x x < 210x x x ∆=->期中对接212121211221212121()()11(1)(1)(1)(1)x x x x x x x x x x y f x f x x x x x x x --+-∆=-=-==------ 因为121x x <<所以120x x -<，110x ->，210x -> 所以0y ∆<所以函数()f x 在(1)+∞，上是减函数． 【题5】 已知函数2()41f x ax x =--．（Ⅰ）若2a =时，求当[03]x ∈，时，函数()f x 的值域；（Ⅱ）若2a =，当(01)x ∈，时，(1)(21)0f m f m ---<恒成立，求m 的取值范围； （Ⅲ）若a 为非负数，且函数()f x 是区间[03]，上的单调函数，求a 的取值范围．【答案】19．（本小题满分14分）解：（Ⅰ）当时，所以在上单调递减；在上单调递增． 所以的最小值是 又因为，， 所以的值域是（Ⅱ）因为，所以由（Ⅰ）可知：在上单调递减． 因为当时，恒成立，可得解得所以的取值范围是2a =()()2224121 3.f x x x x =--=--()f x []0,1(]1,3()f x ()1 3.f =-()01f =-()35f =()f x []3,5.-2a =()f x []0,1()0,1x ∈()()1210f m f m ---<121,011,0211,m m m m ->-⎧⎪<-<⎨⎪<-<⎩12.23m <<m 12.23m <<（Ⅲ）因为，①当时， 所以在上单调递减．②当时，因为在上的单调函数，可得解得 由①、②可知，的取值范围是揭示星期几的奥秘公元321年3月7日，古罗马皇帝君士坦丁，正式宣布采用“星期制”，规定每一星期为七天，第一天为星期日，尔后星期一、星期二直至星期六，尔后再回到星期日，如此永远循环下去！君士坦丁大帝还规定，宣布的那天日子为星期一．一星期为什么定为七天？这大约是出自月相变化的缘故．天空中再没有别的天象变化得如此明显，每隔七天便一改旧貌！另外，“七”这个数，恰与古代人已经知道的日、月、金、木、水、火、土七星的数目巧合，因此在古代神话中就用一颗星作为一日的保护神，“星期”的名称也因之而起．我想读者一定很想知道历史上的某一天是星期几的奥秘！为了揭开这个奥秘，我们先从闰年的设置讲起．我们知道：一个回归年不是恰好365日，而是365日5小时48分46秒，或365．2422日．为了防止这多出的0．2422日积累起来，造成新年逐渐往后推理．因此我们每隔4年时间便设置一个闰年，这一年的二月从普通的28天改为29天．这样，闰年便有366天．不过，这样补来也不刚好，每百年差不多又多补了一天．因此又规定，遇到年数为“百年”的不设闰，扣它回来！这就是常说的“百年24闰”．但是，百年扣一天闰还是不刚好，又需要每四百年再补回来一天．因此又规定，公元年数为400倍数者设闰．就这么补来扣去，终于补得差不多刚好了！例如，1976、1988这些年数被4整除的年份为闰年；而1900、2100这些年则不设闰；2000年的年数恰能被400整除，又要设闰，如此等等．()241f x ax x =--0a =()4 1.f x x =--()f x []0,30a >()224 1.f x a x a a ⎛⎫=--- ⎪⎝⎭()f x []0,3220,3,0,aa a ⎧≤≥⎪⎨⎪>⎩或20.3a <≤a 20,.3⎡⎤⎢⎥⎣⎦数学文化闰年的设置，无疑增加了我们对星期几推算的难度．为了揭示关于星期几的奥秘，我们还要用到一个简单的数学工具——高斯函数：[]y x =．这里[]x 表示不超过数x 的最大整数．利用高斯函数，我们可以根据设闰的规律，推算出在公元x 年第y 天是星期几．这里变量x 是公元的年数；变量y 是从这一年的元旦，算到这一天为止（包含这一天）的天数．历法家已经为我们找到了这样的公式：1111[][][]4100400x x x S x y ---=-+-++ 设上式求出S 后，除以7，如果恰能除尽，则这一天为星期天；否则余数为几，则为星期几！ 例如，君士坦丁大帝宣布星期制开始的第一天为公元321年3月7日．容易算得：132066x y -=⎧⎨=⎩ 320320320320[][][]664100400S =+-++ 320803066=+-++ 4631(mod7)=≡最后一个式子的符号表示463除以7余1．也就是说，这一天为星期一，这是可以预料到的，因为当初就是这么规定的！又如，我们共和国成立于1949年10月1日：11948274x y -=⎧⎨=⎩ 1948194819481948[][][]2744100400S =+-++1948487194274=+-++26946(mod7)=≡原来，这一普天同庆的日子为星期六．公元2000年1月1日，人类跨进了高度文明的21世纪，那么这一天是星期几呢？119991x y -=⎧⎨=⎩1999199919991999[][][]14100400S =+-++199********=+-++=≡24846(mod7)计算表明：这一天也是星期六！。
1.3 1函数单调性与导数 导学案 (教师版)
§1.3导数在研究函数中的应用1.3.1函数的单调性与导数内容要求 1.结合实例，借助几何直观探索并了解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.3.会求不超过三次的多项式函数的单调区间.知识点1函数的单调性与导数的关系(1)在区间(a，b)内函数的导数与单调性有如下关系：导数函数的单调性f′(x)>0单调递增f′(x)<0单调递减f′(x)＝0常函数(2)在区间(a，b)函数的单调性导数单调递增f′(x) ≥0单调递减f′(x)≤0常函数f′(x)＝0【预习评价】思考在区间(a，b)内，函数f(x)单调递增是f′(x)>0的什么条件？提示必要不充分条件.知识点2利用导数求函数的单调区间求可导函数单调区间的基本步骤：(1)确定定义域；(2)求导数f′(x)；(3)解不等式f′(x)＞0，解集在定义域内的部分为单调递增区间；(4)解不等式f′(x)＜0，解集在定义域内的部分为单调递减区间.【预习评价】函数f(x)＝13－x2－3x＋2的单调增区间是________.3x解析 f ′(x )＝x 2－2x －3，令f ′(x )＞0，解得x ＜－1或x ＞3，故f (x )的单调增区间是(－∞，－1)，(3，＋∞). 答案 (－∞，－1)，(3，＋∞)题型一 利用导数判断(或证明)函数的单调性【例1】 证明：函数f (x )＝sin x x 在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，π上单调递减.证明 f ′(x )＝x cos x －sin x x 2，又x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，π，则cos x <0，∴x cos x －sin x <0， ∴f ′(x )<0，∴f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，π上单调递减.规律方法 关于利用导数证明函数单调性的问题：(1)首先考虑函数的定义域，所有函数性质的研究必须保证在定义域内这个前提下进行.(2)f ′(x )>0(或<0)，则f (x )为单调递增(或递减)函数；但要特别注意，f (x )为单调递增(或递减)函数，则f ′(x )≥0(或≤0).【训练1】 证明：函数f (x )＝ln xx 在区间(0，e)上是增函数. 证明 ∵f (x )＝ln xx ，∴f ′(x )＝x ·1x －ln x x 2＝1－ln x x 2.又0<x <e ，∴ln x <ln e ＝1. ∴f ′(x )＝1－ln xx 2>0，故f (x )在区间(0，e)上是增函数.题型二 利用导数求函数的单调区间 【例2】 求下列函数的单调区间：(1)f (x )＝2x 3＋3x 2－36x ＋1； (2) f (x )＝sin x －x (0<x <π)； (3)f (x )＝3x 2－2ln x ； (4) f (x )＝x 3－3tx .解 (1) f ′(x )＝6x 2＋6x －36.由f ′(x )＞0得6x 2＋6x －36>0，解得x <－3或x >2； 由f ′(x )＜0解得－3<x <2.故f (x )的增区间是(－∞，－3)，(2，＋∞)；减区间是(－3，2). (2)f ′(x )＝cos x －1.因为0<x <π，所以cos x －1＜0恒成立， 故函数f (x )的单调递减区间为(0，π). (3)函数的定义域为(0，＋∞)， f ′(x )＝6x －2x ＝2·3x 2－1x . 令f ′(x )>0，即2·3x 2－1x >0， 解得－33<x <0或x >33. 又∵x >0，∴x >33. 令f ′(x )<0，即2·3x 2－1x <0， 解得x <－33或0<x <33. 又∵x >0，∴0<x <33.∴f (x )的单调递增区间为(33，＋∞)，单调递减区间为(0，33).(4)f′(x)＝3x2－3t.令f′(x) ＞0，得3x2－3t＞0，即x2＞t，∴当t≤0时，f′(x)＞0恒成立，函数的增区间是(－∞，＋∞)；当t>0时，由x2＞t解得x＞t或x＜－t；由f′(x)＜0解得－t＜x＜t，函数f(x)的增区间是(－∞，－t)和(t，＋∞)，减区间是(－t，t).综上，当t≤0时，f(x)的增区间是(－∞，＋∞)；当t＞0时，f(x)的增区间是(－∞，－t)，(t，＋∞)，减区间是(－t，t).规律方法求函数的单调区间的具体步骤：(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.【训练2】求函数f(x)＝x3＋3x的单调区间.解方法一函数f(x)的定义域为(－∞，0)∪(0，＋∞).f′(x)＝3x2－3x2＝3⎝⎛⎭⎪⎫x2－1x2.由f′(x)＞0，解得x＜－1或x＞1.由f′(x)＜0，解得－1＜x＜1，且x≠0.所以函数f(x)的单调递增区间为(－∞，－1)，(1，＋∞)；单调递减区间为(－1，0)，(0，1).方法二函数f(x)的定义域为(－∞，0)∪(0，＋∞).f′(x)＝3x2－3x2＝3(x2－1x2)；令f′(x)＝0，得x＝±1.当x 变化时，f ′(x )与f (x )的变化情况如下表： x (－∞，－1)－1 (－1，0) (0，1) 1 (1，＋∞)f ′(x )＋0 －－0 ＋ f (x ) 单调递增Z －4单调递减] 单调递减]4单调递增Z0)，(0，1).方向1 已知函数的单调性求参数的取值范围【例3－1】 已知函数f (x )＝x 2＋ax (x ≠0，常数a ∈R ).若函数f (x )在x ∈[2，＋∞)上是单调递增的，求a 的取值范围.解 f ′(x )＝2x －a x 2＝2x 3－ax 2.要使f (x )在[2，＋∞)上是单调递增的，则f ′(x )≥0在x ∈[2，＋∞)时恒成立， 即2x 3－ax 2≥0在x ∈[2，＋∞)时恒成立. ∵x 2>0，∴2x 3－a ≥0，∴a ≤2x 3在x ∈[2，＋∞)上恒成立. ∴a ≤(2x 3)min .∵x ∈[2，＋∞)时，y ＝2x 3是单调递增的， ∴(2x 3)min ＝16，∴a ≤16.当a ＝16时，f ′(x )＝2x 3－16x 2≥0(x ∈[2，＋∞))有且只有f ′(2)＝0，∴a 的取值范围是(－∞，16].方向2利用函数的单调性证明不等式【例3－2】已知a，b为实数，且b＞a＞e，其中e为自然对数的底，求证：a b＞b a.证明当b＞a＞e时，要证a b＞b a，只要证b ln a＞a ln b，即只要证ln aa＞ln bb.构造函数y＝ln xx(x＞0)，则y′＝1－ln xx2.因为当x＞e时，y′＝1－ln xx2＜0，所以函数y＝ln xx在(e，＋∞)内是减函数.又因为b＞a＞e，所以ln aa ＞ln bb.故a b＞b a.规律方法(1)已知函数的单调性，求函数解析式中参数的取值范围，可转化为不等式恒成立问题，一般地，函数f(x)在区间I上单调递增(或减)，转化为不等式f′(x)≥0(f′(x)≤0)在区间I上恒成立，再用有关方法可求出参数的取值范围.(2)“构造”是一种重要而灵活的思维方式，应用好构造思想解题的关键是：一要有明确的方向，即为什么目的而构造；二是要弄清条件的本质特点，以便重新进行逻辑组合.【训练3】若函数f(x)＝x3＋x2＋mx＋1是R上的单调函数，求实数m的取值范围.解f′(x)＝3x2＋2x＋m.因为f(x)是R上的单调函数，所以f′(x)≥0恒成立或f′(x)≤0恒成立.因为二次项系数3＞0，所以只能有f′(x)≥0恒成立.因此Δ＝4－12m≤0，故m≥13.当m ＝13时，使f ′(x )＝0的点只有一个x ＝－13，也符合题意.故实数m 的取值范围是⎣⎢⎡⎭⎪⎫13，＋∞.课堂达标1.函数f (x )＝x ＋ln x 在(0，6)上是( ) A.增函数 B.减函数C.在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，1e 上是减函数，在⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ，6上是增函数D.在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，1e 上是增函数，在⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ，6上是减函数解析 ∵f ′(x )＝1＋1x >0， ∴函数在(0，6)上单调递增. 答案 A2.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( )解析 由导函数的图象可知，当x <0时，f ′(x )>0，即函数f (x )为增函数；当0<x <2时，f ′(x )<0，即f (x )为减函数；当x >2时，f ′(x )>0，即函数f (x )为增函数.观察选项易知D 正确. 答案 D3.若函数f (x )＝x 3－ax 2－x ＋6在(0，1)内单调递减，则实数a 的取值范围是( )A.[1，＋∞)B.a ＝1C.(－∞，1]D.(0，1)解析 ∵f ′(x )＝3x 2－2ax －1，又f (x )在(0，1)内单调递减，∴不等式3x 2－2ax －1≤0在(0，1)内恒成立，∴f ′(0)≤0，且f ′(1)≤0，∴a ≥1. 答案 A4.函数y ＝x 2－4x ＋a 的增区间为______，减区间为______. 解析 y ′＝2x －4，令y ′>0，得x >2；令y ′<0，得x <2， 所以y ＝x 2－4x ＋a 的增区间为(2，＋∞)，减区间为(－∞，2). 答案 (2，＋∞) (－∞，2)5.若函数f (x )＝ln x －12ax 2－2x 存在单调递减区间，则实数a 的取值范围是________.解析 f ′(x )＝1x －ax －2＝－ax 2＋2x －1x.因为函数f (x )存在单调递减区间，所以f ′(x )≤0有解.又因为函数f (x )的定义域为(0，＋∞)，所以ax 2＋2x －1≥0在(0，＋∞)内有解. ①当a ＞0时，y ＝ax 2＋2x －1为开口向上的抛物线，ax 2＋2x －1≥0在(0，＋∞)内恒有解；②当a ＜0时，y ＝ax 2＋2x －1为开口向下的抛物线， 若ax 2＋2x －1≥0在(0，＋∞)内恒有解，则⎩⎨⎧Δ＝4＋4a ≥0，x ＝－1a ＞0，解得－1≤a ＜0， 而当a ＝－1时，f ′(x )＝x 2－2x ＋1x ＝（x －1）2x ≥0，不符合题意，故－1＜a ＜0；③当a ＝0时，显然符合题意.综上所述，a 的取值范围是(－1，＋∞). 答案 (－1，＋∞)课堂小结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： (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.基础过关1.函数f (x )＝(x －3)e x 的单调递增区间是( ) A.(－∞，2) B.(0，3) C.(1，4)D.(2，＋∞)解析 f ′(x )＝(x －3)′e x ＋(x －3)(e x )′＝(x －2)e x ，令f ′(x )＞0，即(x －2)e x ＞0，解得x ＞2，故选D. 答案 D2.y ＝x ln x 在(0，5)内的单调性是( ) A.单调递增 B.单调递减C.在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，1e 内单调递减，在⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ，5内单调递增D.在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，1e 内单调递增，在⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ，5内单调递减解析 函数的定义域为(0，＋∞).y ′＝ln x ＋1，令y ′＞0，得x ＞1e ；令y ′＜0，得0＜x ＜1e .所以函数y ＝x ln x 在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，1e 内单调递减，在⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ，5内单调递增.答案 C3.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解析 求函数的导函数f ′(x )＝3x 2＋2ax ＋b ，导函数对应方程f ′(x )＝0的Δ＝4(a 2－3b )<0，所以f ′(x )>0恒成立，故f (x )是增函数. 答案 A4.函数y ＝f (x )在其定义域⎝ ⎛⎭⎪⎫－32，3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________.解析 函数y ＝f (x )为减函数的区间，反映在图象上图象是下降的. 答案 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤－13，1∪[2，3)5.当x >0时，f (x )＝x ＋2x 的单调递减区间是________.解析 f ′(x )＝1－2x 2＝x 2－2x 2＝（x －2）（x ＋2）x 2.由f ′(x )<0且x >0得0<x < 2. 答案 (0，2)6.已知函数f (x )＝x 3＋bx 2＋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.解 (1)由y ＝f (x )的图象经过点P (0，2)，知d ＝2，∴f (x )＝x 3＋bx 2＋cx ＋2，f ′(x )＝3x 2＋2bx ＋c .由在点M (－1，f (－1))处的切线方程为6x －y ＋7＝0，知－6－f (－1)＋7＝0，即f (－1)＝1，f ′(－1)＝6.∴⎩⎪⎨⎪⎧3－2b ＋c ＝6，－1＋b －c ＋2＝1，即⎩⎪⎨⎪⎧2b －c ＝－3，b －c ＝0，解得b ＝c ＝－3. 故所求的解析式是f (x )＝x 3－3x 2－3x ＋2.(2)f ′(x )＝3x 2－6x －3.令f ′(x )>0，得x <1－2或x >1＋2；令f ′(x )<0，得1－2<x <1＋ 2.故f (x )＝x 3－3x 2－3x ＋2的单调递增区间为(－∞，1－2)和(1＋2，＋∞)，单调递减区间为(1－2，1＋2).7.已知向量a ＝(x 2，x ＋1)，b ＝(1－x ，t ).若函数f (x )＝a ·b 在区间(－1，1)上是增函数，求t 的取值范围.解 由题意得f (x )＝x 2(1－x )＋t (x ＋1)＝－x 3＋x 2＋tx ＋t ，则f ′(x )＝－3x 2＋2x ＋t .若f (x )在(－1，1)上是增函数，则在(－1，1)上f ′(x )≥0恒成立.即t ≥3x 2－2x 在区间(－1，1)上恒成立.令函数g (x )＝3x 2－2x ，由于g (x )的图象是对称轴为x ＝13，开口向上的抛物线，故t ≥3x 2－2x 在区间(－1，1)上恒成立⇔t ≥g (－1)，即t ≥5.故t的取值范围是[5，＋∞).能力提升8.已知函数f(x)在定义域R上为增函数，且f(x)＜0，则g(x)＝x2f(x)在(－∞，0)内的单调情况一定是()A.单调递减B.单调递增C.先增后减D.先减后增解析因为函数f(x)在定义域R上为增函数，所以f′(x)≥0.又因为g′(x)＝2xf(x)＋x2f′(x)，所以当x∈(－∞，0)时，g′(x)＞0恒成立，所以g(x)＝x2f(x)在(－∞，0)内单调递增.答案 B9.已知函数y＝xf′(x)的图象如图所示，选项中的四个图象中能大致表示y＝f(x)的图象的是()解析由题图可知，当x＜－1时，xf′(x)＜0，所以f′(x)＞0，此时原函数为增函数，图象应是上升的；当－1＜x ＜0时，xf ′(x )＞0，所以f ′(x )＜0，此时原函数为减函数，图象应是下降的；当0＜x ＜1时，xf ′(x )＜0，所以f ′(x )＜0，此时原函数为减函数，图象应是下降的；当x ＞1时，xf ′(x )＞0，所以f ′(x )＞0，此时原函数为增函数，图象应是上升的.由上述分析可知选C.答案 C10.若函数f (x )＝kx －ln x 在区间(1，＋∞)上单调递增，则k 的取值范围是________.解析 由于f ′(x )＝k －1x，f (x )＝kx －ln x 在区间(1，＋∞)上单调递增，故f ′(x )＝k －1x ≥0在(1，＋∞)上恒成立.由于k ≥1x ，而0＜1x ＜1，故k ≥1，即k 的取值范围是[1，＋∞).答案 [1，＋∞)11. 已知函数f (x )＝x 3－2x ＋e x －1e x ，其中e 是自然对数的底数，若f (a －1)＋f (2a 2)≤0，则实数a 的取值范围是________．解析 f ′(x )＝3x 2－2＋e x ＋1e x ≥3x 2－2＋2e x ·1ex ＝3x 2≥0且f ′(x )不恒为0，所以f (x )为单调递增函数．又f (－x )＝(－x )3－2(－x )＋e －x －1e －x ＝－⎝ ⎛⎭⎪⎫x 3－2x ＋e x －1e x ＝－f (x )，故f (x )为奇函数．由f (a －1)＋f (2a 2)≤0得，f (2a 2)≤－f (a －1)＝f (1－a )，所以2a 2≤1－a ，解得－1≤a ≤12，故实数a 的取值范围为⎣⎢⎡⎦⎥⎤－1，12. 答案 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤－1，12 12.已知函数f (x )＝ln x －f ′(1)x ＋1－ln 2，试求f (x )的单调区间.解 由f (x )＝ln x －f ′(1)x ＋1－ln 2，x ∈(0，＋∞)，得f ′(x )＝1x －f ′(1).令x ＝1，则f ′(1)＝1－f ′(1)，∴f ′(1)＝12，f ′(x )＝1x －12.由f ′(x )＞0，即1x －12＞0，得0＜x ＜2；由f ′(x )＜0，即1x －12＜0，得x ＞2.故f (x )的单调递增区间为(0，2)，单调递减区间为(2，＋∞).创新突破13.已知函数f (x )＝x 3＋ax 2＋x ＋1，a ∈R .(1)讨论函数f (x )的单调区间；(2)设函数f (x )在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫－23，－13内是减函数，求a 的取值范围. 解 (1)f ′(x )＝3x 2＋2ax ＋1，Δ＝4(a 2－3).当Δ＞0，即a ＞3或a ＜－3时，令f ′(x )＞0，即3x 2＋2ax ＋1＞0，解得x ＞－a ＋a 2－33或x ＜－a －a 2－33；令f ′(x )＜0，即3x 2＋2ax ＋1＜0， 解得－a －a 2－33＜x ＜－a ＋a 2－33. 故函数f (x )的单调递增区间是⎝ ⎛⎭⎪⎫－∞，－a －a 2－33，⎝ ⎛⎭⎪⎫－a ＋a 2－33，＋∞； 单调递减区间是⎝ ⎛⎭⎪⎫－a －a 2－33，－a ＋a 2－33. 当Δ＜0，即－3＜a ＜3时，对所有的x ∈R 都有f ′(x )＞0，故f (x )在R 上单调递增.当Δ＝0，即a ＝±3时，f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫－a 3＝0，且对所有的x ≠－a 3都有f ′(x )＞0，故f (x )在R 上单调递增.(2)由(1)，知只有当a ＞3或a ＜－3时，f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫－a －a 2－33，－a ＋a 2－33内是减函数， 所以⎩⎪⎨⎪⎧－a －a 2－33≤－23，－a ＋a 2－33≥－13.解得a ≥2.故a 的取值范围是[2，＋∞).。
函数的单调性(教师版)高考数学习题与解析
专题3单调性问题1.已知函数()()f x lnx ln a x =+-的图象关于直线1x =对称，则函数()f x 的单调递增区间为()A．(0,2)B．[0，1)C．(-∞，1]D．(0，1]【解析】 函数()()f x lnx ln a x =+-的图象关于直线1x =对称，(2)()f x f x ∴-=，即(2)[(2)]()ln x ln a x lnx ln a x -+--=+-，即(2)(2)()ln x a ln x lnx ln a x +-+-=+-，2a ∴=．()(2)(2)f x lnx ln x lnx x ∴=+-=-，02x <<．由于2(2)(1)1y x x x =-=--+为开口向下的抛物线，其对称轴为1x =，定义域为(0,2)，∴它的递增区间为(0，1]，由复合函数的单调性知，()(2)f x lnx ln x =+-的单调递增区间为(0，1]，故选D2．若函数()f x 的定义域为D 内的某个区间I 上是增函数，且()()f x F x x=在I 上也是增函数，则称()y f x =是I 上的“完美函数”，已知()1x g x e x lnx =+-+，若函数()g x 是区间[2m，)+∞上的“完美函数”，则正整数m 的最小值为()A．1B．2C．3D．4【解析】()1x g x e x lnx =+-+ ，0x >，1()1x g x e x ∴'=+-在(0,)+∞单调递增，1()102g '=>，∴可以得出：()g x 在1[2，)+∞上是单调递增．1()x e x lnx G x x +-+=，2(1)2()x e x lnx G x x -+-∴'=，0x >，设()2x x m x xe e lnx =--+，1()0xm x xe x'=+>，()m x 在(0,)+∞上单调递增，1()2202m ln =-<，m （1）2020e e =--+=-<，32313()2()0222m e ln =-+>，∴在3[2，)+∞上，有()0G x '>成立，∴函数()()g x G x x =在3[2，)+∞上是单调递增函数，综合判断：()1x g x e x lnx =+-+，与()()g x G x x =在3[2，)+∞上都是单调递增函数，()1x g x e x lnx =+-+，与()()g x G x x=在[1，)+∞上不是都为单调递增函数， 函数()g x 是区间[2m，)+∞上的“完美函数”，3m ∴，即整数m 最小值为3．故选C 3.设函数2()x f x e ax =+在(0,)+∞上单调递增，则实数a 的取值范围为()A．[1-，)+∞B．(1,)-+∞C．[2-，)+∞D．(2,)-+∞【解析】由函数2()x f x e ax =+在(0,)+∞上单调递增，则()0f x '恒成立，2()2x f x e a ∴'=+，即22x a e -，(0,)x ∈+∞，由20x e >，则222x e -<-，则2a -，故选C4.若函数2()2f x x lnx =-在其定义域内的一个子区间[1k -，1]k +内不是单调函数，则实数k 的取值范围是A．[1，2)B．(1,2)C．3[1,2D．3(1,)2【解析】因为()f x 定义域为(0,)+∞，又1()4f x x x '=-，由()0f x '=，得12x =，当1(0,)2x ∈时，()0f x '<，当1(2x ∈，)+∞时，()0f x '>，据题意，111210k k k ⎧-<<+⎪⎨⎪->⎩，解得：312k <<，故选D 5.若函数2()2f x lnx ax =+-在区间1(,2)2内存在单调递增区间，则实数a 的取值范围是()A．(-∞，2]-B．(2,)-+∞C．1(2,)8--D．1[,)8-+∞【解析】2121()2ax f x ax x x+'=+=，2210ax +>在1(,2)2内有解，所以21(2min a x >-，由于1(,2)2x ∈，所以21(,4)4x ∈，211((2,28x -∈--，所以2a >-，故选B6.若函数2()()()f x lnx x b b R =+-∈在区间1[2，2]上存在单调递增区间，则实数b 的取值范围是()A．3(,)2-∞B．9(,4-∞C．3(2-，9)4D．3(2，)+∞【解析】 函数()f x 在区间1[2，2]上存在单调增区间，∴函数()f x 在区间1[2，2]上存在子区间使得不等式()0f x '>成立．211221()[2()]2x bx f x x b x x -+'=+-=，设2()221h x x bx =-+，则h （2）0>或1()02h >，即8410b -+>或1102b -+>，得94b <．故选B 7.设12x <<，则lnx x 、2()lnxx 、22lnx x 的大小关系是()A．222()lnx lnx lnx x x x <<B．222(lnx lnx lnx x x x <<C．222()lnx lnx lnx x x x<<D．222(lnx lnx lnx x x x<<【解析】令()(12)f x x lnx x =-<<，则11()10x f x x x-'=-=>∴函数()(12)y f x x =<<为增函数，()f x f ∴>（1）10=>0x lnx ∴>>∴01lnx x <<，∴2()lnx lnxx x<，又22222(2)0lnx lnx lnx xlnx x lnx x x x x ---==>，∴222()lnx lnx lnx x x x<<，故选A 8.已知函数(1)y f x =-的图象关于直线1x =对称，且当(0,)x ∈+∞时，()||lnx f x x =．若(2ea f =-，b f =（2），2()3c f =，则a ，b ，c 的大小关系是()A．b a c >>B．a b c >>C．a c b >>D．c b a>>【解析】由函数(1)y f x =-的图象关于直线1x =对称，可知()y f x =的图象关于y 轴对称，即()f x 为偶函数，因为当(0,)x ∈+∞时，,1||()||,01lnx x lnx lnx xf x lnx x x x x⎧>⎪⎪===⎨-⎪<<⎪⎩，则2(()222e lne e af f =-==b f =（2）22ln =，3222273()23338(232223lnln ln ln c f ---=====，因为27228e <<，所以27228e ln ln ln <<，所以a b c <<．故选D 9.下列命题为真命题的个数是()①22ee >；②223ln >；③1ln e ππ<；④22ln ln ππ<．A．1B．2C．3D．4【解析】对于①，设()f x elnx x =-，0x >，()1e e xf x x x-∴'=-=，当0x e <<时，()0f x '>，函数单调递增，当x e >时，()0f x '<，函数单调递减，()f x f ∴<（e）0elne e =-=，f ∴（2）22eln f =-<（e）0=，即22eln >，22ee >，故①正确；对于②，2288e ln lne >∴> ．322ln ∴>，223ln >；因此正确，对于③，设()lnx g x x =，21()lnxg x x -'=，当0x e <<时，()0f x '>，函数单调递增，当x e >时，()0f x '<，函数单调递减，e π< ，g ∴（e）()g π>，即1ln e ππ<；故③正确．对于④，22ππ< ，∴22ln ln ππ<．，④正确；正确的命题的个数为4个，故选D 10.下列命题为真命题的个数是()①32ln <；②ln π<③15<；④32eln <A．1B．2C．3D．4【解析】构造函数()lnx f x x =，导数为21()lnxf x x -'=，当0x e <<时，()0f x '>，()f x 递增，x e >时，()0f x '<，()f x 递减，可得x e =处()f x 取得最大值1e，232222ln ln ⇔<⇔<2e <<可得f f <（2），故①正确；ln π<⇔<e <<，可得f f <，故②错误；15215215215ln ln <⇔<，由215e e -<-，可得f （2）(15)f <，故③正确；因为22e >，(22)f f <（e），即2222ln lne e <，即32122ln e <，则3242eln <，故④正确．故选C 11.已知函数()()x x f x e lnx ae a R =-∈，若()f x 在(0,)+∞上单调递增，则实数a 的取值范围是(-∞，1]【解析】根据题意，函数()xxf x e lnx ae =-，则1()()x xx x e f x e lnx ae e lnx a x x'=+-=+-，设1()g x lnx x =+，则22111()x g x x x x-'=-=，易得在区间(0,1)上，()0g x '<，即()g x 在(0,1)上为减函数，在区间(1,)+∞上，()0g x '>，即()g x 在(1,)+∞上为增函数，故()g x 在(0,)+∞有最小值g （1）1=，没有最大值，若()f x 在(0,)+∞上单调递增，则1()()0x xx x e f x e lnx ae e lnx a x x'=+-=+-在(0,)+∞上恒成立；即()0g x a -在(0,)+∞上恒成立，即()a g x 在(0,)+∞上恒成立，必有()1min a g x =，故a 的取值范围为(-∞，1]；故答案为：(-∞，1]12.已知函数2,0()(0)21,0x e x f x a ax x -⎧-=>⎨->⎩，对于下列命题：（1）函数()f x 的最小值是1-；（2）函数()f x 在R 上是单调函数；（3）若()0f x >在1(2，)+∞上恒成立，则a 的取值范围是1a >，其中真命题的序号是（1）．【解析】对于（1），由图只需说明在点0x =处函数()f x 的最小值是1-；故正确；对于（2），由图象说明函函数()f x 在R 上不是单调函数；故错；对于（3）由图象说明函函数()f x 在1(2，)+∞上是单调增函数，()0min f x >即可，即1()02f 解，得a 的取值范围是1a ；故错；答案为：（1）13．已知函数2()()()f x lnx x a a R =+-∈在区间1[2，2]上存在单调递增区间，则实数a 的取值范围是9(,)4-∞．【解析】 函数()f x 在区间1[2，2]上存在单调增区间，∴函数()f x 在区间1[2，2]上存在子区间使得不等式()0f x '>成立．21221()2()]x ax f x x a x x -+'=+-=，设2()221h x x ax =-+，则h （2）0>或1()02h >，即8410a -+>或1102a -+>，得94a <，故答案为9(,)4-∞14．设函数23()()x x axf x a R e +=∈，()f x 在[3，)+∞上为减函数，则a 的取值范围是．【解析】23(6)()xx a x af x e-+-+'=，令2()3(6)g x x a x a =-+-+，由()0g x =，解得216366a a x -+=，226366a a x -+=．当1x x <时，()0g x <，即()0f x '<，此时函数()f x 为减函数；当12x x x <<时，()0g x >，即()0f x '>，此时函数()f x 为增函数；当2x x >时，()0g x <，即()0f x '<，此时函数()f x 为减函数．由()f x 在[3，)+∞上为减函数，可知：2263636a a x -++=，解得92a -．因此a 的取值范围为9[,)2-+∞解法二：由()f x 在[3，)+∞上为减函数，()0f x ∴'，可得2361x xa x -+-，在[3，)+∞上恒成立．令236()1x x u x x -+=-，223[(1)1]()0(1)x u x x --+'=<-，()u x ∴在[3，)+∞上单调递减，a u ∴（3）92=-．因此a 的取值范围为9[,)2-+∞。
分类讨论证明或求函数的单调区间(含参)(教师版)--2024新高考数学导数微专题训练
专题14分类讨论证明或求函数的单调区间（含参）1．设函数21()sin cos 2f x x x x ax =+-．（1）当12a =时，讨论()f x 在(,)ππ-内的单调性；（2）当13a >时，证明：()f x 有且仅有两个零点．【答案】（1）在,03π⎛-⎫ ⎪⎝⎭或,3ππ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递减，在,3ππ⎛⎫-- ⎪⎝⎭或0,3π⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增；（2）证明见解析.【分析】（1）先求导，根据导数和函数的单调性，结合三角函数的性质即可求出单调区间；（2）先判断出函数为偶函数，则问题转化为()f x 在(0,)+∞有且只有一个零点，再利用导数和函数单调性的关系，以及函数零点存在定理即可求出．【详解】（1）当12a =时，21()sin cos 4f x x x x x =+-，11()sin cos sin (cos 22f x x x x x x x x ∴'=+--=-，令()0f x '=，解得0x =或3x π=，3x π=-，当()0f x '<时，解得03x π-<<或3x ππ<<，当()0f x '>时，解得3x ππ-<<-或03x π<<，()f x ∴在(3π-，0)或(3π，)π上单调递减，在(,)3ππ--或(0,)3π上单调递增；（2）()f x 的定义域为(,)-∞+∞，2211()()sin()cos()()sin cos ()22f x x x x a x x x x ax f x -=--+-+-=+-= ，()f x ∴为偶函数，(0)10f => ，()f x ∴有且仅有两个零点等价于()f x 在(0,)+∞有且只有一个零点，()(cos )f x x x a '=- ，当1a 时，cos 0x a -，()0f x '恒成立，()f x ∴在(0,)+∞上单调递减，2211()sin cos 1022f a a ππππππ=+-=--< ，(0)·()0f f π∴<，()f x ∴在(0,)+∞上有且只有一个零点，当113a <<时，令()(cos )0f x x x a '=-=，即cos x a =，可知存在唯一(0,)2πθ∈，使得cos a θ=，当(0,)x θ∈或(22,22)x k k ππθππθ∈+-++时，k ∈N ，()0f x '>，函数()f x 单调递增，当(2,22)x k k πθππθ∈++-时，k ∈N ，()0f x '<，函数()f x 单调递减，由tan θ=113a <<，可得0tan θ<<，当k ∈N ，22tan 2(k ππθθπ++->，2221113(22tan )10(22)[(22tan )1][(22tan )1]022626k f k a k k a ππθθππθππθθππθθ++--∴++=-++--+<-++--+=-<，()f x ∴在(0,)+∞上有且只有一个零点，综上所述，当13a >时，()f x 有且仅有两个零点．【点睛】方法点睛：1、利用导数研究函数的单调性的关键在于准确判定导数的符号，当f (x )含参数时，需依据参数取值对不等式解集的影响进行分类讨论；若可导函数f (x )在指定的区间D 上单调递增(减)，求参数范围问题，可转化为f ′(x )≥0(或f ′(x )≤0)恒成立问题，从而构建不等式，要注意“＝”是否可以取到．2、用导数研究函数的零点，一方面用导数判断函数的单调性，借助零点存在性定理判断；另一方面，也可将零点问题转化为函数图象的交点问题，利用数形结合来解决.2．已知函数2()2ln 2(1)f x mx x m x =-+-．（1）讨论函数()f x 的单调区间；（2）当1x ≠时，求证：2286ln 3521x x x x x x---<-．【答案】（1）答案见解析；（2）证明见解析．【分析】（1）先求导，分为0m ≥，1m =-，1m <-和10m -<<四种情形进行分类讨论，根据导数和函数单调性的关系即可求出；（2）等价于3226(1ln )23501x x x x x-+--<-，令()()3261ln 235h x x x x x =-+--，利用当2m =时的结论，根据导数判断()h x 与0的关系，即可证明.【详解】解：()f x 的定义域为(0,)+∞，则22(1)1(1)(1)()22(1)22mx m x mx x f x mx m x x x+--+-'=-+-=⋅=⋅，当0m 时，10mx +>，当(0,1)x ∈时，()0f x '<，当(1,)x ∈+∞时，()0f x '>，∴函数()f x 的单调递减区间为(0,1)，单调递增区间为(1,)+∞，当0m <时，令()0f x '=，解得1x =或1x m=-，当1m =-时，2(1)()2·0x f x x-'=-恒成立，∴函数()f x 的单调递减区间为(0,)+∞，无单调递增区间，当1m <-时，101m<-<，当1(0,x m ∈-或(1,)+∞时，()0f x '<，当1(x m∈-，1)时，()0f x '>，∴函数()f x 的单调递减区间为1(0,)m -或(1,)+∞，单调递增区间为1(m-，1)，当10m -<<，11m ->，当(0,1)x ∈或1(m -，)+∞时，()0f x '<，当1(1,x m∈-时，()0f x '>，∴函数()f x 的单调递减区间为(0,1)或1(m -，)+∞，单调递增区间为1(1,m．综上所述：当0m 时，函数()f x 的单调递减区间为(0,1)，单调递增区间为(1,)+∞，当1m =-时，函数()f x 的单调递减区间为(0,)+∞，无单调递增区间，当1m <-时，函数()f x 的单调递减区间为1(0,)m -，(1,)+∞，单调递增区间为1(m-，1)，当10m -<<时，函数()f x 的单调递减区间为(0,1)或1(m -，)+∞，单调递增区间为1(1,)m．（2）证明：要证2286ln 3521x x x x x x---<-，即证3226(1ln )23501x x x x x -+--<-，令32()6(1ln )235h x x x x x =-+--，则22()66ln 6663(22ln 2)h x x x x x x x '=--+-=--，由（1），当2m =时，2()22ln 2f x x x x =--，可得()f x 的单调递减区间为(0,1)，单调递增区间为(1,)+∞，即()h x '的单调递减区间为(0,1)，单调递增区间为(1,)+∞，()h x h ∴''（1）0=，()h x ∴在(0,)+∞上单调递增，h （1）6(1ln1)2350=-+--=，∴当01x <<时，()0h x <，210x ->，当1x >时，()0h x >，210x -<，∴3226(1)23501x lnx x x x -+--<-，即22863521x xlnx x x x---<-．【点睛】含有参数的函数单调性讨论常见的形式：（1）对二次项系数的符号进行讨论；（2）导函数是否有零点进行讨论；（3）导函数中零点的大小进行讨论；（4）导函数的零点与定义域端点值的关系进行讨论等.3．已知函数()()1ln f x ax x a R =--∈.（1）若1a =，求()f x 在区间1,e e ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上的极值；（2）讨论函数()f x 的单调性.【答案】（1）极小值为0，无极大值；（2）答案见解析.【分析】（1）当1a =时，求得()1x f x x-=，利用导数分析函数()f x 的单调性，由此可求得函数()f x 在区间1,e e ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上的极值；（2）求得()()10ax f x x x-'=>，分0a ≤和0a >两种情况讨论，分析导数的符号变化，由此可得出函数()f x 的单调递增区间和递减区间.【详解】（1）当1a =时，()1ln f x x x =--，所以，()()1110x f x x x x-¢=-=>，列表；x1,1e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭1(]1,e ()f x '-+()f x 单调递减极小单调递增所以，()f x 在区间1,e e ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上的有极小值()10f =，无极大值；（2） 函数()f x 的定义域为()0,∞+，()11ax f x a x x-'=-=.当0a ≤时，10ax -<，从而()0f x '<，故函数()f x 在()0,∞+上单调递减；当0a >时，若10x a<<，则10ax -<，从而()0f x '<；若1x a>，则10ax ->，从而()0f x '>.故函数()f x 在10,a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递减，在1,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上单调递增.综上所述，当0a ≤时，函数()f x 的单调递减区间为()0,∞+，无单调递增区间；当0a >时，函数()f x 的单调递减区间为10,a ⎛⎫ ⎪⎝⎭，单调递增区间为1,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭.【点睛】方法点睛：讨论含参数函数的单调性，通常以下几个方面：（1）求导后看函数的最高次项系数是否为0，需分类讨论；（2）若最高次项系数不为0，且最高次项为一次，一般为一次函数，求出导数方程的根；（3）对导数方程的根是否在定义域内进行分类讨论，结合导数的符号变化可得出函数的单调性.4．已知函数()21()xm x xf x e++=．（1）试讨论()f x 的单调性；（2）若0m ≤，证明：()ln ef x x x +≤．【答案】（1）答案不唯一见解析；（2）证明见解析.【分析】（1）对函数进行求导得(1)(1)()xx mx m f x e--'+=-，再对m 分三种情况讨论，即0m =，0m >，0m <三种情况；（2）要证明()ln ef x x x +≤，只需证明 ()ln ef x x x ≤-，而ln 1x x -≥，因此只需证明1()f x e≤，再利用函数的单调性，即可得证；【详解】解析：（1）因为(1)(1)()xx mx m f x e --'+=-，①当0m =时，1()x x f x e-=-'，当1x >时，()0f x '<，当1x <时，()0f x '>，所以()f x 在(,1)-∞上单调递增，在(1,)+∞上单调递减；②当0m >时，1(1)11(),11x m x x m f x e m'⎛⎫--+ ⎪⎝⎭=--<，当11,1x m ⎛⎫∈-⎪⎝⎭时，()0f x '>，当1,1(1,)x m ⎛⎫∈-∞-⋃+∞ ⎪⎝⎭时，()0f x '<，所以()f x 在11,1m ⎛⎫- ⎪⎝⎭单调递增，在1,1,(1,)m ⎛⎫-∞-+∞ ⎪⎝⎭单调递减；③当0m <时，111m ->，当11,1x m ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭时，()0f x '<，当1(,1)1,x m ⎛⎫∈-∞⋃-+∞ ⎪⎝⎭时，()0f x '>，所以()f x 在11,1m ⎛⎫-⎪⎝⎭单调递减，在1(,1),1,m ⎛⎫-∞-+∞ ⎪⎝⎭单调递增．（2）要证明()ln ef x x x +≤，只需证明 ()ln ef x x x ≤-，而ln 1x x -≥，因此只需证明1()f x e≤，当0m =时，()x xf x e =，由（1）知()f x 在(,1)-∞上单调递增，在(1,)+∞上单调递减，所以max 1()(1)f x f e==；当0m <时，()211()xx m x xx f x e e e++=<≤，故()ln ef x x x +≤．【点睛】利用导数研究含参函数的单调区间，要注意先求导后，再解导数不等式.5．已知函数()e x f x ax =，a 为非零常数.（1）求()f x 单调递减区间；（2）讨论方程()()21f x x =+的根的个数.【答案】（1）当0a >时，()f x 的单调递减区间为(,1)-∞-，当0a <时，()f x 的单调递减区间为(1,)-+∞；（2）当0a >时，原方程有且仅有一个解；当0a <时，原方程有两个解.【分析】（1）求导，对a 分类讨论，利用()0f x '<可解得结果；（2）转化为函数2(1)()exx g x x +=与y a =的图象的交点的个数，利用导数可求得结果.【详解】（1）()(1)e x x x f x ae axe a x '=+=+，由()0f x '=得1x =-，①若0a >时，由()0f x '<得1x <-，所以()f x 的单调递减区间为(,1)-∞-；②若0a <时，由()0f x '<得1x >-，所以()f x 的单调递减区间为(1,)-+∞.综上所述，当0a >时，()f x 的单调递减区间为(,1)-∞-；当0a <时，()f x 的单调递减区间为(1,)-+∞.（2）因为方程2()(1)f x x =+等价于2(1)e x x a x +=，令2(1)()exx g x x +=，所以方程()()21f x x =+的根的个数等于函数2(1)()exx g x x +=与y a =的图象的交点的个数，因为()2222(1)12(1)(1)()()()ex x x x x x x x xe x e xe g x xe x +++-++=-'=，由()0g x '=，得1x =-，当(,1)x ∈-∞-，时，()0g x '>，()g x 在(,1)-∞-上单调递增；当()()1,00,x ∈-+∞ 时，()0g x '<，所以()g x 在()1,0-，()0,∞+上单调递减，又()10g -=，所以当(,1)x ∈-∞-时，()(),0g x ∈-∞；当()1,0x ∈-时，()(),0g x ∈-∞；当()0,x ∈+∞时，()()0,g x ∈+∞.所以，当0a >时，原方程有且仅有一个解；当0a <时，原方程有两个解.【点睛】方法点睛：讨论函数零点(或方程根)的个数的常用的方法：（1）直接法：直接求解方程得到方程的根，可得方程根的个数；（2）数形结合法：先对解析式变形，进而构造两个函数，然后在同一平面直角坐标系中画出函数的图象，利用数形结合的方法求解6．已知函数()21ln 2f x ax x x b =-⋅+，()()g x f x '=.（1）判断函数()y g x =的单调性；（2）若(]()0, 2.718x e e ∈≈，判断是否存在实数a ，使函数()g x 的最小值为2？若存在求出a 的值；若不存在，请说明理由；（3）证明：1233ln 2341n n n ⎛⎫++++>-⎪+⎝⎭ .【答案】（1）答案见解析；（2）存在，2a e =；（3）证明见解析.【分析】（1）先求()()g x f x '=，再对()y g x =求导，对参数a 进行讨论确定导数的正负，即得函数单调性；（2）对参数a 进行讨论确定()y g x =导数的正负，即得函数()y g x =单调性，再根据单调性确定最值等于2，解得符合条件的参数值即得结果；（3）先构造函数11()ln 31,,132h x x x x ⎡⎫=-+∈⎪⎢⎣⎭，证明其小于零，即得1,12x ⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭时13ln 13x x >+，再将1nx n =+代入求和即证结论.【详解】解：（1）由()21ln 2f x ax x x b =-⋅+，知()()ln 1g x f x ax x '==--，0x >，故()11ax g x a x x-'=-=，0x >.当0a ≤时，()0g x '<，即()g x 在()0,∞+为减函数，当0a >时，在10,a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上()0g x '<，所以()g x 在10,a ⎛⎫⎪⎝⎭为减函数，在1,a ⎛⎫+∞⎪⎝⎭上()0g x '>，所以()g x 在1,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭增函数.（2）当0a ≤时，()g x 在(]0,e 为减函数，所以()()min 11g x g e ea ==-≤-.故不存在最小值3.当10a e <≤时，1e a≥，()g x 在(]0,e 为减函数，所以()()min1ln 2g x g e ea e ==--=，所以4a e=，不合题意，舍去当1a e >时10e a <<，在10,a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上()0g x '<，函数()g x 单调递减；在1,e a ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上()0g x '>，函数()g x 单调递增，由此()min 1111ln 2g x g a a ⎛⎫==--=⎪⎝⎭，所以ln 2a =.解得2a e =故2a e =时，使函数()g x 的最小值为2.（3）构造函数11()ln 31,,132h x x x x ⎡⎫=-+∈⎪⎢⎣⎭，则119()3033x h x x x -'=-=>，故1()ln 313h x x x =-+在1,12x ⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭上递减，111111()ln 3120232232h x h ⎛⎫≤=-⨯+=--< ⎪⎝⎭，故1ln 3103x x -+<，即1,12x ⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭时13ln 13x x >+，而11,1112n n N x n n *⎡⎫∈==-⎪⎢++⎣⎭，故13ln 1311n n n n >++⋅+，即[]ln(13ln 131)1n n n n ->++⋅+，将n *∈N 依次代入并相加得[]()1ln1ln 12313ln 2ln 3...ln(1)ln 1231ln 4323n n n n n n n ⎛⎫++++>-+-++-+-+ ⎭+⎪+⎝= ，即1233ln 2341n n n ⎛⎫++++>- ⎪+⎝⎭ .【点睛】本题解题关键在于观察证明式1233ln 2341n n n ⎛⎫++++>-⎪+⎝⎭ ，构造函数11()ln 31,,132h x x x x ⎡⎫=-+∈⎪⎢⎣⎭，以证明13ln 13x x >+，将1n x n =+代入求和即突破难点.用导数解决与正整数n 有关的不等式证明问题，属于难点，突破点就在于观察构造合适的函数，通过导数证明不等式，再将关于n 的式子代入即可.7．已知函数()()21ln ,2f x ax x x b a b R =-⋅+∈，()()g x f x '=.（1）判断函数()y g x =的单调性；（2）若(]()0, 2.718x e e ∈≈，判断是否存在实数a ，使函数()g x 的最小值为2？若存在求出a 的值；若不存在，请说明理由；【答案】（1）答案见解析；（2）存在，2a e =.【分析】（1）先求()()g x f x '=，再对()y g x =求导，对参数a 进行讨论确定导数的正负，即得函数单调性；（2）对参数a 进行讨论确定()y g x =导数的正负，即得函数()y g x =单调性，再根据单调性确定最值等于2，解得符合条件的参数值即得结果；【详解】（1）由()21ln 2f x ax x x b =-⋅+，知()()ln 1g x f x ax x '==--，0x >，故()11ax g x a x x-'=-=.当0a ≤时，()0g x '<，即()g x 在()0,∞+为减函数，当0a >时，在10,a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上()0g x '<，所以()g x 在10,a ⎛⎫ ⎪⎝⎭为减函数，在1,a ⎛⎫+∞⎪⎝⎭上()0g x '>，所以()g x 在1,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭增函数.（2）当0a ≤时，()g x 在(]0,e 为减函数，所以()()min 11g x g e ea ==-≤-.故不存在最小值3.当10a e <≤时，1e a≥，()g x 在(]0,e 为减函数，所以()()min1ln 2g x g e ea e ==--=，所以4a e=，不合题意，舍去.当1a e >时，10e a <<，在10,a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上()0g x '<，函数()g x 单调递减；在1,e a ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上()0g x '>，函数()g x 单调递增，由此()min 1111ln 2g x g a a ⎛⎫==--= ⎪⎝⎭，所以ln 2a =.解得2a e =，故2a e =时，使函数()g x 的最小值为2.【点睛】利用导数研究函数()f x 的单调性和最值的步骤：①写定义域，对函数()f x 求导()'f x ；②在定义域内，讨论不等式何时()0f x '>和()0f x '<③对应得到增区间和减区间及极值点，进而比较端点和极值点的值确定指定区间的最值即可.8．已知函数()()()ln 1f x x ax a =+-∈R .（1）讨论函数()f x 的单调性.（2）若()()2112g x x x a f x =--+-，设()1212,x x x x <是函数()g x 的两个极值点，若32a ≥，求证:()()12152ln 28x g x g -≥-.【答案】（1）答案见解析；（2）证明见解析.【分析】（1）先求得()f x 的定义域和导函数()'fx ，对a 分成0a ≤和0a >两种情况进行分类讨论，由此求得()f x 的单调区间.（2）求得()g x 的表达式，求得()'g x ，利用根与系数关系得到12,x x 的关系式以及1x 的取值范围，将()()12g x g x -表示为只含1x 的形式，利用构造函数法求得()()12g x g x -的最小值，从而证得不等式成立.【详解】(1)由题意得，函数()f x 的定义域为(1,)-+∞，()11f x a x '=-+.当0a ≤时，()101f x a x '=->+，∴函数()f x 在(1,)-+∞上单调递增.当0a >时，令()0f x '=，得11x a=-+.若11,1x a ⎛⎫∈--+ ⎪⎝⎭，则()0f x '>，此时函数()f x 单调递增；若11,x a ⎛⎫∈-++∞ ⎪⎝⎭，则()0f x '<，此时函数()f x 单调递减.综上，当0a ≤时，函数()f x 在(1,)-+∞上单调递增；当0a >时，函数()f x 在11,1a ⎛⎫--+ ⎪⎝⎭上单调递增，在11,a ⎛⎫-++∞ ⎪⎝⎭上单调递减.(2)()()21ln 12g x x x a x =+-+Q ，0x >，()()11g x x a x '∴=+-+()211x a x x-++=.由()0g x '=得()2110x a x -++=，()240321a a ∆=+⇒-≥>121x x a ∴+=+，121=x x ，211x x ∴=.32a ≥Q ，512a +≥，12x x <111115210x x x x ⎧+≥⎪⎪∴⎨⎪<<⎪⎩，解得1102x <≤.()()12x g x g ∴-()()()221121221ln12x x x a x x x =+--+-21121112ln 2x x x⎛⎫=-- ⎪⎝⎭.设()221112ln 022x h x x x x ⎛⎫⎛⎫=--<≤ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭，则()()22331210x h x x x x x-'=--=-<，∴函数()h x 在10,2⎛⎤⎥⎝⎦上单调递减.∴当112x =时，()min 1152ln 228h x h ⎛⎫==- ⎪⎝⎭.32a ∴≥时，()()12152ln 28x g x g -≥-成立.【点睛】求解含有参数的函数的单调性题，求导后要根据导函数的形式进行分类讨论.9．已知函数()2xf x e ae x =-.（1）讨论()f x 的单调区间；（2）当0a <时，证明：()2ln f x e x >.【答案】（1）当0a ≤时，()f x 的增区间为(),-∞+∞，无减区间；当0a >时，()f x 的减区间为(),2ln a -∞+，增区间()2ln ,a ++∞，（2）证明见解析【分析】（1）先求出函数的定义域，再求导数，分0a ≤和0a >，分别由导数大于零和小于零，可求得函数的单调区间；（2）要证明22ln x ae x e x e ->，只要证2ln 0x e e x ->，构造函数()2ln xg x e e x =-，然后利用导数求出此函数的最小值即可，或要证明22ln xae x e x e ->，只要证22ln x e x xe x ae ->，构造函数()()20x g x ae x x e =->，然后用导数求其最小值，构造函数()()2ln 0x h x e x x=>，然后利用导数求其最大值，或要证明22ln x ae x e x e ->．由于当0a <时，20ae x <，只要证2ln 0x e e x ->，构造函数()()()222222ln ln x x g x e e x e x e x e e e e x =-=-++--，令()()220x h x e e x e x =-+>，()222ln m x e x e e x =--，再利用导数求其最小值即可【详解】（1）解：()f x 的定义域为(),-∞+∞，()2x f x e ae '=-．当0a ≤时，()0f x ¢>，则()f x 的增区间为(),-∞+∞，无减区间．当0a >时，由()0f x ¢=，得2ln x a =+．当(),2ln x a ∈-∞+时，()0f x ¢<；当()2ln ,x a ∈++∞时，()0f x ¢>，所以()f x 的减区间为(),2ln a -∞+，增区间()2ln ,a ++∞．（2）证明：法一：要证明22ln x ae x e x e ->．由于当0a <时，20ae x <，只要证2ln 0x e e x ->．设()2ln xg x e e x =-，则()2xg x e e x '=-，()220xg x e xe ''=+>，所以()g x '在()0,+¥上是增函数．又()210g e e '=-<，()2222022e g ee '=-=>，所以存在()01,2x ∈，使得()02000x g e x e x '=-=，即020x e e x =，00ln 2x x =-．所以当()00,x x ∈时，()0g x ¢<；当()0,x x ∈+∞时，()0g x ¢>，因此()g x 在()00,x 上是减函数，在()0,x +∞上是增函数，所以()g x 有极小值，且极小值为()()022222222000000ln 22220x g x e e x e x e x e e e x e x e =-=--=+->-=．因此()0gx >，即2ln 0x e x -->．综上，当0a <时，()2ln f x e x >．法二：要证明22ln xae x e x e ->，只要证22ln x e x xe x ae ->．设()()20x g x ae x x e =->，则()()21x x e g x x-'=．当01x <<时，()0g x ¢<；当1x >时，()0g x ¢>，所以()g x 在()0,1上是减函数，在()1,+¥上是增函数，所以1x =是()g x 的极小值点，也是最小值点，且()()2min 1g x g e ae ==-．令()()2ln 0xh x e x x =>，则()()221ln x h x xe -'=．当0x e <<时，()0h x '>；当e x >时，()0h x '<，所以()h x 在()0,e 上是增函数，在(),e +∞上是减函数，所以x e =是()h x 的极大值点，也是最大值点，且()()max h x h e e ==，所以当0a <时，()()2g x e ae e h x ≥->≥，即22ln x e x xe x ae ->．综上，当0a <时，()2ln f x e x >．法三：要证明22ln x ae x e x e ->．由于当0a <时，20ae x <，只要证2ln 0x e e x ->．设()()()222222ln ln xxg x e e x e x ex ee e e x =-=-++--，令()()220xh x e e x ex =-+>，则()2x h x e e '=-，当02x <<时，()0h x '<；当2x >时，()0h x '>，所以()h x 在()0,2上是减函数，在()2,+¥上是增函数，所以2x =是()h x 的极小值点，也是()h x 的最小值点，即()()min 20h x h ==．设()222ln m x e x e e x =--，则()()2221x e m x e x xe-'=-=．当01x <<时，()0m x '<；当2x >时，()0m x '>，所以()m x 在()0,1上是减函数，在()1,+¥上是增函数，所以1x =是()m x 的极小值点，也是()m x 的最小值点，即()()min 10m x m ==．综上，()0h x ≥（当且仅当2x =时取等号），()0m x ≥（当且仅当1x =时取等号），所以()()()0g x h x m x =+>，故当0a <时，()2ln f x e x >．【点睛】关键点点睛：此题考查导数的应用，考查利用导数证明不等式，解题的关键是将不等式等价转化，然后构造函数，利用导数求函数的最值，考查数学转化思想，属于较难题10．已知函数2()ln f x x ax x =-+.（1）试讨论函数()f x 的单调性；（2）对任意0a <，满足2()ln f x x ax x =-+的图象与直线y kx =恒有且仅有一个公共点，求k 的取值范围.【答案】（1）当0a ≤时，在(0,)+∞单调递增；当0a >时，在10,4a ⎛-+ ⎝⎭单调递增，在14a ⎛⎫-+∞ ⎪ ⎪⎝⎭单调递减；（2）1k ≤或3221k e -+≥.【分析】（1）首先求函数的导数2121'()21(0)ax x f x ax x x x-++=-+=>，分0a ≤和0a >两千情况讨论导数的正负，确定函数的单调性；（2）由方程()f x kx =，转化为2ln x ax xk x -+=，构造函数()2ln x ax x h x x-+=，利用二阶导数判断函数的单调性，并分情况讨论()h x '最小值的正负，并结合零点存在性定理，确定函数的性质，根据2ln x ax xk x-+=有唯一解，确定k 的取值范围.【详解】（1）2121'()21(0)ax x f x ax x x x-++=-+=>当0a ≤时，恒有'()0f x >，所以()f x 在(0,)+∞单调递增；当0a >时，令2210ax x -++=，则180a ∆=+>，则10x =，211804x a-=<（舍去），当1(0,)4x a -+∈时，'()0f x >，()f x 在1(0,)4a-+单调递增；当)x ∈+∞时，'()0f x <，()f x在)+∞单调递减.综上所述，当0a ≤时，()f x 在(0,)+∞单调递增；当0a >时，()f x 在118(0,)4a -单调递增，()f x 在118()4a-+∞单调递减.（2）原命题等价于对任意0a <，2ln x ax x kx -+=有且仅有一解，即2ln x ax xk x-+=；令ln ()1x h x ax x =-+则21ln '()x h x a x -=-，332(ln )2''()x h x x -=，令''()0h x =得32x e =所以)'(h x 在32(0,)e 上递减，在32(,)e +∞上递增，3232min 331ln 1'()'()2e h x h e a ae e -==-=--当312a e ≤-时，'()0h x ≥，所以()h x 在R 上单调递增，又当0x →时，ln ,0xax x→-∞-→，所以()h x →-∞；当x →+∞时，ln ,xax x→+∞-→+∞，所以()h x →+∞.所以()h x 在R 上必存在唯一零点，此时k ∈R ；当3102a e-<<时，32min '()'()0h x h e =<，同时又当0x →时，21ln ,x a x-→+∞-→+∞，所以'()h x →+∞；当x →+∞时，21ln 0,x a x-→-→+∞，所以'()h x →+∞.所以方程'()0h x =存在两根12,x x ，即2211221ln 1ln 0x ax x ax --=--=且332212(0,),(,)x e x e ∈∈+∞，所以()h x 在1(0,)x 上单调递增，12(,)x x 上单调递减，在2(,)x +∞上单调递增，所以()h x 的极大值为1()h x ，极小值为2()h x 要使有方程2ln x ax xk x-+=唯一解，必有1()k h x >或2()k h x <，又2222222222ln ln 1ln 2ln 1()111x x x x h x ax x x x x --=-+=-+=+，又322(,)x e ∈+∞，则2ln 1()1x x x ϕ-=+，232ln '()0x x xϕ-=<，所以()ϕx 在32(,)e +∞递减，且x →+∞时，2ln 1()11x x xϕ-=+→，所以1k ≤；同理1112ln 1()1x h x x -=+，321(0,)x e ∈，2ln 1()1x x x ϕ-=+在32(0,)e 递增，3322322()()121x e eeϕϕ-<=+=+，所以3221k e -+≥.综上可得，1k ≤或3221k e -+≥.【点睛】思路点睛：本题是一道利用导数研究函数性质，零点的综合应用题型，属于难题，一般利用导数研究函数零点或方程的实数根时，需根据题意构造函数()f x ，利用导数研究函数在该区间上的单调性，极值，端点值等性质，以及零点存在性定理等研究函数的零点.11．设函数223223()3,()33,22a a f x x x ax g x ax x a ⎛⎫=-+=-++-∈ ⎪⎝⎭R .（1）求函数()f x 的单调区间；（2）若函数[]()23()()()0,222a x f x g x x x ϕ=--∈在0x =处取得最大值，求a 的取值范围.【答案】（1）当3a ≥时，()f x 的单调递增区间为(,)-∞+∞，无单调递减区间；当3a <时，()f x 的单调递增区间为93,13⎛-∞- ⎝⎭和9313⎛⎫++∞ ⎪ ⎪⎝⎭，单调递减区间为1⎛-+ ⎝⎭；（2）6,5⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦.【分析】（1）先对()f x 求导，对导函数分3a ≥和3a <两种情况讨论即可.（2）因为函数()x ϕ在0x =处取得最大值，所以[]23223133(0)()(1)3,0,22222a x ax a x x a x ϕϕ==+--+∈，利用分离参数法转化为不等式恒成立问题，求函数的最值即可.【详解】解：（1）()22()36313f x x x a x a '=-+=-+-，当3a ≥时，()0f x '≥，所以()f x 的单调递增区间为(,)-∞+∞，无单调递减区间；当3a <时，令()0f x '>，得13x <-或13x >+，所以()f x 的单调递增区间为93,13⎛-∞- ⎝⎭和9313⎛⎫++∞ ⎪ ⎪⎝⎭令()0f x '<，得1133x -<<+，所以()f x 的单调递减区间为9393133⎛-+ ⎝⎭.综上，当3a ≥时，()f x 的单调递增区间为(,)-∞+∞，无单调递减区间；当3a <时，()f x 的单调递增区间为,1⎛-∞- ⎝⎭和1⎛⎫+∞ ⎪ ⎪⎝⎭，单调递减区间为9393133⎛⎫-+ ⎪ ⎪⎝⎭.（2）由题意得[]322133()(1)3,0,2222x ax a x x a x ϕ=+--+∈.因为函数()x ϕ在0x =处取得最大值，所以[]23223133(0)()(1)3,0,22222a x ax a x x a x ϕϕ==+--+∈，即[]3213(1)30,0,222ax a x x x +--∈，当0x =时，显然成立.当(]0,2x ∈时，得()21313022ax a x +--≤，即()()()()()22323232322221+2x x ax xx x x x ++==++-+-+--.令(]22,4t x =+∈，则2()1,(2,4]th t t t =--∈，()2210h t t '=+>恒成立，所以2()1,(2,4]t h t t t =--∈是增函数，5()0,2h t ⎛⎤∈ ⎥⎝⎦，所以3625(2)12x x +--+，即65a ，所以a 的取值范围为6,5⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦.【点睛】思路点睛：对含参数的函数求单调区间，根据导函数分类讨论是解决这类题的一般方法；已知函数的最大值求参数的取值范围，往往转化为不等式恒成立问题，如果能分离参数的话，分离参数是解决这类题的常用方法，然后再求函数的最值即可.12．已知函数()()()21ln 1f x x a x x =-+-+（0a >）.（1）讨论函数()f x 的单调性；（2）若关于x 的不等式()1ln x xf x x x-'≥在()1+∞，上恒成立，求实数a 的取值范围.【答案】（1）答案不唯一，见解析；（2）02a <≤.【分析】（1）求出函数的导数，通过讨论a 的范围，判断函数的单调性即可；（2原不等式化为：ln 2x a x x ≤-在()1+∞，上恒成立，设()ln 2xh x x x=-，()1,x ∈+∞，求出函数的导数，再令()221ln g x x x =-+，根据函数的单调性求出a 的范围即可．【详解】（1）()()()1121121x f x x a x a x x -⎛⎫⎛⎫'=-+-=-+⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()()()()12121a x x a x x xx---=--=，()0,x ∈+∞，令()0f x '=，则2ax =或1x =，当02a <<时，函数()f x 在区间0,2a ⎛⎫ ⎪⎝⎭和()1,+∞上单调递增，在区间,12a ⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减，当2a =时，函数()f x 在()0+∞，上单调递增，当2a >时，函数()f x 在区间()0,1和,2a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上单调递增，在区间1,2a ⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减；（2）原不等式化为：ln 2xa x x≤-在()1+∞，上恒成立，设()ln 2xh x x x=-，()1,x ∈+∞，()2221ln 21ln 2x x x h x x x--+'=-=，令()221ln g x x x =-+，则()140g x x x '=+>，所以()g x 在()1+∞，上单调递增，()()110g x g >=>，所以()0h x '>，则函数()h x 在()1+∞，上单调递增，且()12h =，02a ∴<≤.【点睛】方法点睛：本题考查利用导数研究单调性（含参），考查利用导数研究恒成立问题，解决第（2）问的关键是将原不等式转化为ln 2xa x x≤-在()1+∞，上恒成立，进而利用导数研究函数的单调性，从而得解，考查逻辑思维能力和运算求解能力，考查转化和划归思想，属于常考题.13．已知函数()ln 2ag x x x x=++.（1）讨论()g x 的单调性；（2）当10a e <<时，函数()()222a f x xg x x x ⎛⎫=-+- ⎪⎝⎭在其定义域内有两个不同的极值点，记作1x 、2x ，且11x x <，若m 1≥，证明：112m mx x e +⋅>.【答案】（1）答案见解析；（2）证明见解析.【分析】（1）求出函数()g x 的定义域，求得()222x x a g x x+-'=，对实数a 的取值进行分类讨论，分析导数的符号变化，由此可得出函数()g x 的单调递增区间和递减区间；（2）利用分析法得出所证不等式等价于()()()121212121ln0m x x x x x x x mx +-<>>+，令()120,1x t x =∈，构造函数()()()11ln m t h t t t m+-=-+，其中()0,1t ∈，利用导数证明出()0h t <对任意的()0,1t ∈恒成立，由此可证得原不等式成立.【详解】（1）函数()ln 2ag x x x x=++的定义域为()0,∞+，()()222122a x x ag x a R x x x+-'=+-=∈，方程220x x a +-=的判别式18a ∆=+.①当18a ≤-时，0∆≤，()0g x '≥，()g x 在()0,∞+为增函数；②当18a >-时，0∆>，方程220x x a +-=的两根为114x -'=，214x -'=，（i ）当108a -<≤时，120x x ''<≤，对任意的0x >，()0g x '>，()g x 在()0,∞+为增函数；（ii ）当0a >时，120x x ''<<，令()0g x '<，可得20x x '<<，令()0g x '>，可得2x x '>.所以，()g x在1,4⎛⎫+∞⎝⎪⎪⎭为增函数，在10,4⎛⎤- ⎥ ⎝⎦为减函数.综上所述：当0a ≤时，()g x 的增区间为()0,∞+，无减区间；当0a >时，()g x的增区间为1,4⎛⎫+∞- ⎝⎪⎪⎭，减区间10,4⎛⎤- ⎥ ⎝⎦；（2）证明：()()2ln 2a f x x x x x a a R =--+∈ ，所以()ln f x x ax '=-，因为()f x 有两极值点1x 、2x ，所以11ln x ax =，22ln x ax =，欲证112mm x x e +⋅>等价于要证：()112ln ln m m x x e +⋅>，即121ln ln m x m x +<+，所以()1212121ln ln m x m x ax max a x mx +<+=+=+，因为m 1≥，120x x <<，所以原不等式等价于要证明121ma x mx +>+.又11ln x ax =，22ln x ax =，作差得()1122lnx a x x x =-，1212ln x x a x x ∴=-，所以原不等式等价于要证明()()112211212212ln11ln x m x x x x m x x x mx x x mx +-+>⇔<-++，令12x t x =，()0,1t ∈，上式等价于要证()()11ln m t t t m+-<+，()0,1t ∈，令()()()11ln m t h t t t m+-=-+，所以()()()()221t t m h t t t m --'=+，当m 1≥时，20t m -<，则()0h t '>，所以()h t 在()0,1上单调递增，因此()()10h t h <=，()()11ln m t t t m+-∴<+在()0,1t ∈上恒成立，所以原不等式成立.【点睛】利用导数研究函数的单调性，再由单调性来证明不等式是函数、导数、不等式综合中的一个难点，解题技巧是构造辅助函数，把不等式的证明转化为利用导数研究函数的单调性或求最值，从而证得不等式，而如何根据不等式的结构特征构造一个可导函数是用导数证明不等式的关键.14．已知实数0a >，函数()22ln f x a x x x=++，()0,10x ∈.（1）讨论函数()f x 的单调性；（2）若1x =是函数()f x 的极值点，曲线()y f x =在点()()11,P x f x ､()()22,Q x f x (12x x <)处的切线分别为1l ､2l ，且1l ､2l 在y 轴上的截距分别为1b ､2b .若12//l l ，求12b b -的取值范围.【答案】（1）答案见解析；（2）6ln 4,05⎛⎫- ⎪⎝⎭.【分析】（1）对函数求导，按照110a ≥、1010a<<分类，求得()0f x '<、()0f x '>的解集即可得解；（2）由极值点的性质可得1a =，由导数的几何意义可得1b 、2b 及()12122x x x x =+，转化条件为1211212221ln 1x x x b b x x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭-=++，构造新函数结合导数即可得解.【详解】（1）由题意，()()()()222212010ax ax a f x a x x x x+-'=-++=<<，0a > ，010x <<，∴20ax +>，①当110a ≥，即10,10a ⎛⎤∈ ⎥⎝⎦时，()0f x '<，()f x ∴在()0,10上单调递减；②当1010a <<，即1,10a ⎛⎫∈+∞ ⎪⎝⎭时，当10,x a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时，()0f x '<；当1,10x a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时，()0f x '>，()f x ∴在10,a ⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减，在1,10a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增.综上所述：当10,10a ⎛⎤∈ ⎥⎝⎦时，()f x 在()0,10上单调递减；当1,10a ⎛⎫∈+∞⎪⎝⎭时，()f x 在10,a ⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减，在1,10a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增；（2）∵1x =是()f x 的极值点，∴()10f '=，即()()210a a +-=，解得1a =或2a =-（舍），此时()2ln f x x x x =++，()2211f x x x'=-++，1l ∴方程为()1112111221ln 1y x x x x x x x ⎛⎫⎛⎫-++=-++-⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，令0x =，得1114ln 1b x x =+-，同理可得2224ln 1b x x =+-，12//l l ，221122212111x x x x ∴-++=-++，整理得：()12122x x x x =+，12122x x x ∴=-，又12010x x <<<，则1112102x x x <<-，解得1542x <<，()1212211111211221222221244ln ln ln 1x x x x x x x x xb b x x x x x x x x x ⎛⎫- ⎪--⎝⎭∴-=+=+=+++，令12x t x =，则1111211,1224x x t x x -⎛⎫=⋅=-∈ ⎪⎝⎭，设()()211ln ,,114t g t t t t -⎛⎫=+∈ ⎪+⎝⎭，则()()()()222141011t g t t t t t -'=-+=>++，()g t ∴在1,14⎛⎫⎪⎝⎭上单调递增，又()10g =，16ln 445g ⎛⎫=-⎪⎝⎭，()6ln 4,05g t ⎛⎫∴∈- ⎪⎝⎭，即12b b -的取值范围为6ln 4,05⎛⎫- ⎪⎝⎭.【点睛】关键点点点睛：解决本题的关键是利用导数的几何意义转化条件，再构造新函数，结合导数即可得解.15．已知函数32()23(1)6()f x x m x mx x R =+++∈.(1)讨论函数()f x 的单调性；(2)若(1)5f =，函数2()()(ln 1)0f x g x a x x=+-≤在(1,)+∞上恒成立，求证：2a e <.【答案】（1）答案不唯一，见解析（2）证明见解析【分析】（1）求导后分解因式，分类讨论即可得到函数的单调性；（2）由题意求出0m =，转化为23ln 1x a x +≤+在(1,)x ∈+∞上恒成立，利用导数求出23()(1)ln 1x h x x x +=>+的最小值，即可求解.【详解】（1）()()()'22661661fx x m x m x m x m ⎡⎤=+++=+++⎣⎦6(1)()x x m =++若1m =时，()0f x '≥，()f x 在R 上单调递增；若1m >时，1m -<-，当x m <-或1x >-时，()0f x '>，()f x 为增函数，当1m x -<<-时，()0f x '<，()f x 为减函数，若1m <时，1m ->-，当1x <-或x m >-时，()0f x '>，()f x 为增函数，当1x m -<<-时，()0f x '<，()f x 为减函数.综上，1m =时，()f x 在R 上单调递增；当1m >时，()f x 在(,)-∞-m 和(1,)-+∞上单调递增，在(,1)m --上单调递减；当1m <时，()f x 在(,1)-∞-和(,)m -+∞上单调递增，在(1,)m --上单调递减.（2）由(1)23(1)65f m m =+++=，解得0m =，所以32()23f x x x =+，由(1,)x ∈+∞时，ln 10x +>，可知()(ln 1)230g x a x x =+--≤在(1,)+∞上恒成立可化为23ln 1x a x +≤+在(1,)x ∈+∞上恒成立，设23()(1)ln 1x h x x x +=>+，则22132(ln 1)(23)2ln ()(ln 1)(ln 1)x x x x x h x x x +-+⨯-'==++，设3()2ln (1)x x x x ϕ=->，则223()0x x xϕ'=+>，所以()ϕx 在(1,)+∞上单调递增，又3ln163(2)2ln 2022ϕ-=-=<，3()20e eϕ=->所以方程()0h x '=有且只有一个实根0x ，且00032,2ln .x e x x <<=所以在0(1,)x 上，()0h x '<，()h x 单调递减，在0(,)x +∞上，()0,()h x h x '>单调递增，所以函数()h x 的最小值为0000002323()223ln 112x x h x x e x x ++===<++，从而022.a x e ≤<【点睛】关键点点睛：解答本题的难点在于得到232ln ()(ln 1)x x h x x -'=+后，不能求出()h x '的零点，需要根据()h x '的单调性及零点存在定理得到0x 的大致范围，再利用0x 的范围及0032ln x x =证明不等式.16．设()1,,54m h x x x x ⎡⎤=+∈⎢⎥⎣⎦，其中m 是不等于零的常数，（1）写出()4h x 的定义域；（2）求()h x 的单调递增区间；【答案】（1）15,164⎡⎤⎢⎥⎣⎦；（2）答案见解析.【分析】（1）由已知得出1454x ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦，，解出x 可得()4h x 的定义域；（2）对函数()h x 求导，按0m <，1016m <≤，12516m <<和25m ≥四种情况，分别求出函数的单调递增区间即可．【详解】（1）∵1454x ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦，，∴15164x ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦，∴()4h x 的定义域为15164⎡⎤⎢⎥⎣⎦，（2）()21m h x x '=-0m <时，()0h x '>恒成立，()h x 在154⎡⎤⎢⎥⎣⎦，递增；0m >时，令()0h x '>，解得x >或x <，即函数的单调增区间为(,-∞，)+∞14≤即1016m <≤时，()h x 在154⎡⎤⎢⎥⎣⎦，递增当154<<即12516m <<时，()h x 在⎤⎦递增5≥即25m ≥时，()h x 在154⎡⎤⎢⎥⎣⎦，无递增区间综上可得：0m <时，()h x 在154⎡⎤⎢⎥⎣⎦，递增；1016m <≤时，()h x 在154⎡⎤⎢⎥⎣⎦递增；12516m <<时，()h x 在⎤⎦递增【点睛】关键点点睛：本题考查函数的定义域，考查导数研究函数的单调性，解决本题的关键是令()0h x '>求出函数的单调增区间，讨论定义域的区间端点和单调区间的关系，考查了学生分类讨论思想和计算能力，属于中档题．17．已知1,12k ⎛⎤∈⎥⎝⎦，函数2()(1)x f x x e kx =--．（ 2.71828e = 为自然对数的底数）．（1）求函数()f x 的单调区间；（2）求函数()f x 在[0,]k 上的最大值．【答案】（1）单调增区间为(ln 2,),(0)k +∞-∞，，单调减区间为(0,ln 2)k ；（2）3(1)k k e k --.【分析】（1）由题得()(2)x f x x e k '=-，再利用导数求函数的单调区间得解；（2）证明0(2)ln k k <<，列出表格得出单调区间，比较区间端点与极值即可得到最大值．【详解】（1）由题得()(1)2(2)x x x f x e x e kx x e k '=+--=-，令0()0,20x x f x e k >⎧'>∴⎨->⎩或020x x e k <⎧⎨-<⎩，因为1,12k ⎛⎤∈⎥⎝⎦，所以122k <≤，所以不等式组的解为ln 2x k >或0x <，所以函数()f x 的单调增区间为(ln 2,),(0)k +∞-∞，；令0()0,20x x f x e k >⎧'<∴⎨-<⎩或020x x e k <⎧⎨->⎩，解之得0ln 2x k <<，所以函数()f x 的单调减区间为(0,ln 2)k ；所以函数()f x 的单调增区间为(ln 2,),(0)k +∞-∞，，单调减区间为(0,ln 2)k .（2）令()(2)k k ln k ϕ=-，1(2k ∈，1]，11()10k k k k ϕ-'=-=所以()k ϕ在1(2，1]上是减函数，ϕ∴（1）1()()2k ϕϕ<，112()2ln k k ϕ∴-<<．即0(2)ln k k<<所以()'f x ，()f x 随x 的变化情况如下表：x(0，(2))ln k (2)ln k ((2)ln k ，)k ()'f x -0+()f x极小值(0)1f =-，()(0)f k f -3(1)(0)k k e k f =---3(1)1k k e k =--+3(1)(1)k k e k =---2(1)(1)(1)k k e k k k =---++2(1)[(1)]k k e k k =--++。
人教版高数必修一第5讲：函数的单调性(教师版)
函数的单调性__________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________1、 通过已学过的函数模型，特别是二次函数，理解函数的单调性；2、 掌握单调性的判断方法，并能简单应用；一、函数单调性的定义1、图形描述：对于函数)(x f 的定义域I 内某个区间D 上，若其图像为从左到右的一条上升的曲线，我们就说函数)(x f 在区间D 上为单调递增函数；若其图像为从左到右的一条下降的曲线，我们就说函数)(x f 在区间D 上为单调递减函数。
2、定量描述对于函数)(x f 的定义域I 内某个区间D 上的任意两个自变量的值21,x x ， （1）若当1x <2x 时，都有1()f x <)(2x f ,则说)(x f 在区间D 上是增函数； （2）若当1x <2x 时，都有)(1x f >)(2x f ,则说)(x f 在区间D 上是减函数。
3、单调性与单调区间若函数y =)(x f 在某个区间是增函数或减函数，则就说函数)(x f 在这一区间具有（严格的）单调性，这一区间叫做函数)(x f 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，增函数的图象是上升的，减函数的图象是下降的。
特别提醒：1、函数是增函数还是减函数，是对定义域内某个区间而言的。
有的函数在一些区间上是增函数，而在另一些区间上不是增函数.例如函数2x y =（图1），当[)0,x ∈+∞时是增函数，当(],0x ∈-∞时是减函数。
而有的函数在整个定义域上都是单调的。
2、函数的单调区间是其定义域的子集；3、21,x x 应是该区间内任意的两个实数，忽略需要任意取值这个条件，就不能保证函数是增函数（或减函数）。
《函数的单调性》优秀教案
课题：函数的单调性（一）教材：苏教版必修（1）扬州大学附属中学陆萍一、教材分析1、教材内容本节课是苏教版第二章《函数概念和基本初等函数Ⅰ》§2．1．3函数简单性质的第一课时，该课时主要学习增函数、减函数的定义，以及应用定义解决一些简单问题．2、教材所处地位、作用函数的性质是研究函数的基石，函数的单调性是首先研究的一个性质．通过对本节课的学习，让学生领会函数单调性的概念、掌握证明函数单调性的步骤，并能运用单调性知识解决一些简单的实际问题．通过上述活动，加深对函数本质的认识．函数的单调性既是学生学过的函数概念的延续和拓展，又是后续研究指数函数、对数函数、三角函数的单调性的基础．此外在比较数的大小、函数的定性分析以及相关的数学综合问题中也有广泛的应用，它是整个高中数学中起着承上启下作用的核心知识之一．从方法论的角度分析，本节教学过程中还渗透了探索发现、数形结合、归纳转化等数学思想方法．3、教学目标（1）知识与技能：使学生理解函数单调性的概念，掌握判别函数单调性的方法；（2）过程与方法：从实际生活问题出发，引导学生自主探索函数单调性的概念，应用图象和单调性的定义解决函数单调性问题，让学生领会数形结合的数学思想方法，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力．（3）情感态度价值观：让学生体验数学的科学功能、符号功能和工具功能，培养学生直觉观察、探索发现、科学论证的良好的数学思维品质．4、重点与难点教学重点（1）函数单调性的概念；（2）运用函数单调性的定义判断一些函数的单调性．教学难点（1）函数单调性的知识形成；（2）利用函数图象、单调性的定义判断和证明函数的单调性．二、教法分析与学法指导本节课是一节较为抽象的数学概念课，因此，教法上要注意：1、通过学生熟悉的实际生活问题引入课题，为概念学习创设情境，拉近数学与现实的距离，激发了学生求知欲，调动了学生主体参与的积极性．2、在运用定义解题的过程中，紧扣定义中的关键语句，通过学生的主体参与，逐个完成对各个难点的突破，以获得各类问题的解决．3、在鼓励学生主体参与的同时，不可忽视教师的主导作用．具体体现在设问、讲评和规范书写等方面，要教会学生清晰的思维、严谨的推理，并成功地完成书面表达．4、采用投影仪、多媒体等现代教学手段，增大教学容量和直观性．在学法上：1、让学生从问题中质疑、尝试、归纳、总结、运用，培养学生发现问题、研究问题和解决问题的能力．2、让学生利用图形直观启迪思维，并通过正、反例的构造，来完成从感性认识到理性思维的一个飞跃．教学环节教学过程设计意图问题情境（播放中央电视台天气预报的音乐）如图为宿迁市2021年元旦这一天24小时内的气温变化图，观察这张气温变化图：问题1 怎样描述气温随时间增大的变化情况？问题 2 怎样用数学语言来刻画上述时段内“随着时间的增大气温逐渐升高”这一特征？问题3 在区间［4，16］上，气温是否随时间增大而增大？从学生熟悉的生活情境引入，让学生对函数单调性产生感性认识，为引出单调性的定义打好基础，有利于定义的自然生成，也揭示了单调性最本质的东西．教学设计说明本节课是一节概念课．函数单调性的本质是利用解析的方法来研究函数图象的性质，如何将图形特征用严谨的数学语言来刻画是本节课的难点之一．另一难点是学生在高中阶段第一次接触代数证明，如何进行严格的推理论证并完成规范的书面表达．围绕以上两个难点，在本节课的处理上，我着重注意了以下几个问题：1、重视学生的亲身体验．具体体现在两个方面：①将新知识与学生的已有知识建立了联系．如：学生对一次函数、二次函数和反比例函数的认识，学生对“随的增大而增大”的理解；②运用新知识尝试解决新问题．如：对函数1)(+=x xx f 在定义域上的单调性的讨论．2、重视学生发现的过程．如：充分暴露学生将函数图象（形）的特征转化为函数值（数）的特征的思维过程；充分暴露在正、反两个方面探讨活动中，学生认知结构升华、发现的过程．3、重视学生的动手实践过程．通过对定义的解读、巩固，让学生动手去实践运用定义．4、重视课堂问题的设计．通过对问题的设计，引导学生解决问题．。
函数单调性教案函数单调性教学设计(6篇)
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《函数的单调性》教学设计【教材分析】《函数单调性》是高中数学新教材必修一其次章第三节的内容。
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根底学问点，是讨论和争论初等函数有关性质的根底。
把握本节内容不仅为今后的函数学习打下理论根底，还有利于培育学生的抽象思维力量及分析问题和解决问题的力量.【学生分析】从学生的学问上看，学生已经学过一次函数，二次函数，反比例函数等简洁函数，函数的概念及函数的表示，接下来的任务是对函数应当连续讨论什么,从各种函数关系中讨论它们的共同属性，应当是顺理成章的。
从学生现有的学习力量看，通过初中对函数的熟悉与试验，学生已具备了肯定的观看事物的力量，积存了一些讨论问题的阅历，在肯定程度上具备了抽象、概括的力量和语言转换力量。
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，如何给函数性质以数学描述?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拟简单发觉的一共性质，学生也简单产生共鸣，通过比照产生顿悟，渴望获得这种学习的.积极心向是学生学好本节课的情感根底。
【教学目标】1．使学生从形与数两方面理解函数单调性的概念.2．通过对函数单调性定义的探究，渗透数形结合数学思想方法，培育学生观看、归纳、抽象的力量和语言表达力量.3．通过学问的探究过程培育学生细心观看、仔细分析、严谨论证的良好思维习惯，让学生经受从详细到抽象，从特别到一般，从感性到理性的认知过程．【教学重点】函数单调性的概念.【教学难点】从形与数两方面理解函数单调性的概念.【教学方法】教师启发讲授，学生探究学习．【教学手段】计算机、投影仪．【教学过程】教学根本流程1、视频导入------营造气氛激发兴趣2、直观的熟悉增（减）函数-----问题探究3、定量分析增（减）函数）-----归纳规律4、给出增（减）函数的定义------展现结果5、微课教学设计函数的单调性定义重点强调 ------ 稳固深化 7、课堂收获 ------提高升华（一）创设情景，提醒课题1．钱江潮，自古称之为“天下奇观”。
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知识点5：函数单调性的定义及应用：
定义：在函数()x f y =的定义域A 的某一区间I 内任取1x ,2x I ∈,且21x x <. ○
112x x <⇔()()12f x f x <,则称()x f y =在区间I 上为增函数； ○
212x x <⇔()()12f x f x >,则称()x f y =在区间I 上为减函数. 说明：（1）函数的单调性是在函数的定义域或其子区间上的性质；
（2）函数的单调性是对某个区间而言的，在某一点上不存在单调性且单调区间不可写并集； （3）函数单调性的定义中，有两层意思：
①对于任意的1x ，2x M ∈，若12x x <，有12()()f x f x <，则称()f x 在M 上是增函数； ②若()f x 在M 上是增函数，则当12x x <时，就有12()()f x f x <恒成立．
（4）图象特征：图象是上升趋势的为增函数；图象是下降趋势的为减函数. 1.已知函数y=f(x)是定义在R 上的增函数，则f(x)=0的根 （ C ） A.有且只有一个 B.有2个 C.至多有一个 D.以上均不对 2.已知函数f （x ）在区间［a ，b ］上单调，且f （a ）·f （b ）＜0，则方程f （x ）=0在区间［a ，b ］（D ）A.至少有一实根 B.至多有一实根 C.没有实根 D.必有惟一的实根
题型1：证明函数的单调性：步骤：一设，二作差，三变形判断符号，四结论 变形常用的手段有：通分，提取公因式、配方法、有理化、因式分解。
1.利用单调性的定义证明函数+2
()+1
x f x x =
在(-1,)+∞上是减函数。
解：在(-1,)+∞上任取12x x <， 则121212+2+2
()()+1+1x x f x f x x x -=-2121
(+1)(+1)x x x x -=
因为211x x >>-，所以21210,+1>0,+10x x x x ->>。
2121>0(+1)(+1)x x x x -∴，所以21()()0f x f x ->；即21()>()f x f x ， 故+2()+1
x f x x =在区间(-1,+)∞上为减函数。
练.证明函数3
()2f x x =-在R 上的单调递增。
题型2.函数单调性的判定，有一些规律
〈1〉若()x f y =↑,()x g y =↑,则()()x g x f y +=↑.（若)(x f 单增,)(x g 单减,则)()(x g x f -单增） 〈2〉若()x f y =↓,()x g y =↓,则()()x g x f y +=↓. 〈3〉若()x f 是增函数，那么()x f 是增函数，()()x f x f 1
,
-（00)(<>或x f 部分）是减函数。
〈4〉若()x f 是减函数，那么
()x f 是减函数，()()x f x f 1
,-（00)(<>或x f 部分）是增函数。
1.设()f x 是定义在A 上的减函数，且()0f x >，则下列函数①32()y f x =-；②
21()y f x =+
；③1()()y f x f x =-；④1
()()
y f x f x =-,其中为增函数的个数是（ ） （A ）1 （B ） 4 （C ）2 （D ）3
解：()f x 是定义在A 上的减函数，且()0f x >， ()y f x ∴=-、1()y f x =为增函数，1
()
y f x =-为
减函数， 32()y f x ∴=-、2
1()
y f x =+、1()()y f x f x =-为增函数，故选D 。
2.讨论函数())0(,12
≠-=a x ax
x f 在区间(-1，1)内的单调性.
解：设-1＜x 1＜x 2＜１，则f(x 1)-f(x 2)＝
2
1
11x ax --
2
2
21x ax -＝
)
1)(1()
1)((2
2212121x x x x x x a --+-
∵x 1，x 2∈(-1，1)，且x 1＜x ２，∴x 1-x 2＜0，1+x 1x 2＞0，(1-x 2
1)(1-x 2
2)＞0
于是，当a ＞0时，f(x 1)＜f(x 2)；当a ＜0时，f(x 1)＞f(x 2).
故当a ＞0时，函数在(-1，1)上是增函数；当a ＜0时，函数在(-1，1)上为减函数. 题型3：求单调区间：利用图象求函数的单调性 1.常见函数的单调性
(1)一次函数:)0(≠+=k b kx y , 0>k ,一次函数在R 上单调递增,0<k ,一次函数在R 上单调递减. (2)二次函数)0(2
≠++=a c bx ax y ,二次函数的单调性决定于开口方向和对称轴, (3)反比例函数)0(≠=
k x
k
y ,若0>k ,则函数在区间)0,(-∞和),0(+∞都是单调递减, 若0<k ,则函数在区间)0,(-∞和),0(+∞都是单调递增,(注意不能说在定义域内单调递增). 1．函数y ＝
1
1
＋x 的单调区间为____（－∞，－1），（－1，＋∞） 2．函数y ＝＝x 2
－6x ＋10在区间（2，4）上是（ C ） A ．递减函数 B ．递增函数 C ．先递减再递增
D ．选递增再递减．
3.函数()(1)f x x x =-在区间A 上是增函数，则区间A 是 （ ）
(A)[0,)+∞ (B) (,0]-∞ (C) 1[0,]2 (D) 1
(,)2
+∞
4．函数f （x ）＝2x 2
－3｜x ｜的单调减区间是____［0，43］，（－∞，－4
3）
练：函数f （x ）＝|2x 2
－3x|的单调减区间是____ 练：2312)(+--=x x x f 的单调区间。
5.
求函数()f x =
解：令2
160x -+≥，即216x ≤，44x ∴-≤≤
，
y =
20),16y u u x =>=-+复
合而成，[4,0]x ∈-时，2
16u x =-+单调递增；当[0,4]x ∈时，216u x =-+单调递减；
又0)y u =>
为增函数，y ∴=[4,0]-上单调递增，在[0,4]上单调递减。
题型4：已知单调区间求参数
1.函数f (x )=4x 2
－mx ＋5在区间［－2，＋∞］上是增函数，在区间(－∞，－2)上是减函数，则f (1)等于 A ．－7 B ．1 C ．17 D ．25
2．函数f （x ）＝－x 2
＋2（a －1）x ＋2在（－∞，4）上是增函数，则a 的范围是（ A ） A ．a ≥5 B ．a ≥3 C ．a ≤3 D ．a ≤－5
解：本题作出函数f （x ）＝－x 2
＋2（a －1）x ＋2的图象，可知此函数图象的对称轴是x ＝a －1，由图
象可知，当a －1≥4，即当a ≥5时，函数f （x ）＝－x 2
＋2（a －1）x ＋2在（－∞，4）上是增函数． 3.2)1(2)(2
+-+=x a x x f 在区间]4,1[-上单调,则a 的取值范围是( ). 4.若函数()|2|f x x a =+的单调递增区间是),3[+∞，则a =__-6______。
5.已知函数)(x f 为定义在区间]3,1[-的增函数,且满足:)1()12(+<-x f x f ,则x 的范围是( ).
A.)2,(-∞
B.),2(+∞
C.)2,0(
D.)2,0[
解 由题意,则可得不等式组:⎪⎩⎪⎨⎧≤+≤-≤-≤-+<-3113121112x x x x ,解得:⎪⎩
⎪
⎨⎧≤≤-≤≤<22202x x x ,即20<≤x ,所以正确选项为D.
练.已知()x f y =是定义在（-2，2）上的增函数，若()()m f m f 211-<-，则m 的取值范围是 (-)3
2
,21 .
题型5：抽象函数的单调性 1.函数()x f 对任意的R b ,a ∈,都有()()()1-+=+b f a f b a f ,并且当0>x 时,()1>x f .
（1）求证：函数()x f 是R 上的增函数；
（2）若()54=f ,解不等式()
3232
<--m m f
练.函数()x f 对任意的R b ,a ∈,都有()()()f a b f a f b +=+,并且当0>x 时,()0f x <.且有()12f =-.试求函数()x f 在区间[]3,4-上的最大值.
2.设函数()x f 的定义域为+
R ,且满足条件()14=f ,对于任意+
∈R x ,x 21,有()()()2121x f x f x .x f +=,当
21x x >时,有()()21x f x f >.
（1）求()1f 的值； （2）如果()()36213≤-++x f x f ,求x 的取值范围. 练.若函数()x f 是定义在()+∞,0上的增函数,且对一切()+∞∈,b ,a 0,都有()()b f a f b a f -=⎪⎭
⎫
⎝⎛.（1）求()1f 的值；
（2）若(),f 14=解不等式()216>⎪⎭
⎫
⎝⎛-+x f x f。