高考数学总复习第1轮 第5讲 函数的性质(一)单调性课件 理 (广东专版)
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证法 2:因为 f′(x)=3x2+1>0 在(-∞,+∞)上 恒成立,
故 f(x)在 R 上为增函数.
二 与单调性有关的参数问题
【例 2】设函数 f(x)=ax2+bx+1(a,b∈R). (1)若 f(-1)=0,且对任意实数 x 均有 f(x)≥0 成 立,求实数 a,b 的值; (2)在(1)的条件下,当 x∈[-2,2]时,g(x)=f(x) -kx 是单调函数,求实数 k 的取值范围.
即
1 0<a<3.
所以由 f(x)是减函数,得(3a-1)×1+4a≥loga1,
即 7a-1≥0,所以 a≥71.
综上,a 的取值范围是[17,31),选 C.
易错点:忽视 x<1 与 x≥1 之间的递减关
系,及(3a-1)×1+4a≥loga1 的条件.
一 判断函数的单调性,求函数的单调区间
【点评】已知函数单调性求参数范围的问题,解法是根据单调 性的概念得到恒成立不等式,且要注意定义域的限制,挖掘题 目的隐含条件.
素材2
已知函数 f(x)= a3--1ax(a≠1). (1)若 a>0,则 f(x)的定义域为 (-∞,3a] ; (2)若 f(x)在(0,1]上是减函数,则实数 a 的取值范 围是 (-∞,0)∪(1,3] .
上是减函数.
2.单调函数及单调区间
如果函数y f x在区间D上是增函数(或减函数),我 们就说f x在这个区间上具有严格的单调性,区间D 叫做f x的增区间(或减区间),统称为单调区间.
3.复合函数的单调性复合函数
y f g x由内、外两层(分别是u g x和y f u)函
数构成,其单调性可按⑥ __________的原则进行判 断,即内、外两层函数在公共定义域上,若同是增函
三 抽象函数的单调性及其应用
【例 3】已知函数 f(x)的定义域为(0,+∞),当 x >1 时,f(x)>0,且 f(x·y)=f(x)+f(y).
(1)求 f(1)的值; (2)证明:f(x)在定义域上是增函数; (3)解不等式 f(1+x2)<f(x2-2x+3).
【解析】(1)令 x=y=1,得 f(1)=2f(1),所以 f(1)=0. (2)证明:令 y=1x,知 f(1)=f(x)+f(1x)=0, 所以 f(1x)=-f(x). 任取 x1,x2∈(0,+∞),且 x1<x2, 则 f(x2)-f(x1)=f(x2)+f(x11)=f(xx21).
4.若函数 f(x)=x2+2(a-1)x+2 在区间(-∞,4]
上是减函数,则实数 a 的取值范围是( )
A.a≤-3 B.a≥-3
C.a≤3
D.a≥3
【解析】由二次函数单调性可知,-2a2-1≥4, 所以 a≤-3,故选 A.
【解析】因为 f(x)是减函数,所以 y=(3a-1)x+
4a 和 y=logax 都是减函数,所以 3a-1<0,且 0<a<1,
【解析】因为1x在(0,+∞)上是减函数,所以-1x在(0, +∞)上是增函数,
从而 f(x)=1-1x在(0,+∞)上是增函数.
2.已知函数 f(x)在 R 上是单调递减函数,且 f(a2)>f(-a),
则实数 a 的取值范围是( )
A.(0,+∞)
B.(-∞,-1)
C.(0,+∞)∪(-∞,-1) D.(-1,0)
又xx21>1,则 f(xx21)>0,所以 f(x2)>f(x1), 所以 f(x)在(0,+∞)上为增函数.
(3)因为 1+x2≥1,x2-2x+3=(x-1)2+2≥2, 由于 f(1+x2)<f(x2-2x+3),且 f(x)为增函数, 所以 1+x2<x2-2x+3,所以 x<1. 故不等式的解集为(-∞,1).
所以函数 y= x2+2x-3的定义域为 (-∞,-3]∪[1,+∞),
其对称轴方程为 x=-1, 所以函数 y= x2+2x-3的单调减区 间为(-∞,-3].
(ⅱ)由 x2-3x+2>0,得 x<1 或 x>2, 所以函数 y =log12(x2-3x+2)的定义域为(-∞,1)∪(2,+∞).
x1、x2 [a,b],那么
1 f x1 f x2 0 f x在区间[a,b]上是③ ____;
x1 x2
f x1 f x2 0 f x在区间[a,b]上是④ ______.
x1 x2 其几何意义:⑤ ____________________________.
2(x1 x2 )[ f x1 f x2 ] 0 f x在区间[a,b]上是 增函数;(x1 x2 )[ f x1 f x2 ] 0 f x在区间[a,b]
对于②,f′(x)=1-x12,当 x∈(0,1)时,f′(x)<0, 则 f(x)在(0,1)上递减; 对于③,令 u=x+3,在(0,1)上递增,而 y=log12 u 为减函数,由复合函数单调性知,f(x)=log21(x+3) 在(0,1)上单调递减. 综上可知,②③在(0,1)上为减函数.
【解析】由 a2<-a,解得-1<a<0.
3.(2012·清远模拟)已知函数
f(x)为
R
上的减函数,则满足
1 f(|x
|)<f(1)的实数 x 的取值范围是( )
A.(-1,1)
B.(0,1)
C.(-1,0)∪(0,1)
D.(-∞,-1)∪(1,+∞)
【解析】因为 f(x)在 R 上为减函数,且 f(|1x|)<f(1),
【例 1】(1)函数 y= x2+2x-3的单调减区间是 ____________,函数 y=log12(x2-3x+2)的单调增区 间是____________;函数 y=11-+xx的单调减区间是 ____________;
(2)证明 f(x)=x2+1x在(1,+∞)上为单调增函数.
【解析】 (1)(ⅰ)由 x2+2x-3≥0,得 x≤-3 或 x≥1,
【解析】(1)由 3-ax≥0 且 a>0,得 x≤a3. (2)方法 1:f(x)在(0,1]上有意义,故 3-ax 在(0,1] 上恒大于或等于 0,只需 3-a≥0,所以 a≤3. (影响 f(x)单调性的两大要素为:①a-1 的符号, 即 a 与 1 的大小;②a 与 0 的大小.故需分类讨论)
证法 2:(导数法) 因为 f(x)=x2+1x(x>1), 所以 f′(x)=2x-x12=2x3x-2 1. 又 x>1,所以 2x3-1>0,x2>0,所以 f′(x)>0, 所以 f(x)=x2+1x在(1,+∞)上是增函数.
【点评】求函数单调区间和判断函数单调性方法一致. (1)利用已知函数单调性,即转化为已知函数的和、差 和复合函数求单调区间; (2)定义法:先求定义域,再利用单调性定义; (3)图象法:可由函数图象的直观性写出它的单调区间; (4)导数法:利用导数取值的正负确定函数的单调区间. 特别注意:单调区间必为定义域子集,不可忽视函数 的定义域.
(2)证法 1:(用定义法) 设 x1,x2∈(1,+∞),且 x1<x2,则 f(x1)-f(x2)=x21+x11-x22-x12 =(x1+x2)(x1-x2)-x1x-1x2x2 =(x1-x2)(x1+x2-x11x2).
因为 1<x1<x2,所以 x1-x2<0,x1+x2>2,x1x2>1, 所以 0<x11x2<1,所以 x1+x2-x11x2>0, 所以 f(x1)-f(x2)<0,即 f(x1)<f(x2), 所以 f(x)=x2+1x在(1,+∞)上是增函数.
备选例题
已知函数 f(x)=x2-2ax+5(a>1). (1)若 f(x)的定义域、值域均是[1,a], 求实数 a 的值; (2)若 f(x)在区间(-∞,2]上为减函 数,且对任意 x1,x2∈[1,a+1],总有|f(x1) -f(x2)|≤4,求实数 a 的取值范围.
【解析】(1)因为 f(x)=(x-a)2+5-a2(a>1), 所以 f(x)在[1,a]上为减函数,
当 a<0 时,f(x)在(0,1]上为减函数; 当 a=0 时,f(x)在(0,1]上无Biblioteka Baidu调性; 当 0<a<1 时,f(x)在(0,1]上为增函数; 当 1<a≤3 时,f(x)在(0,1]上为减函数. 综上可知,a∈(-∞,0)∪(1,3].
方法 2:导数法. 由方法 1 知,a≤3. 由 f ′(x)=a-1 1·2 -3-a ax=2-a-a1· 3-1 ax<0, 得 a(a-1)>0,所以 a<0 或 a>1. 故 a 的取值范围为{a|a<0 或 1<a≤3}.
又 y=log12t(t>0)是减函数,t=x2-3x+2 在(-∞,1) 上是减函数,
所以函数 y=log12(x2-3x+2)的增区间为(-∞,1).
(ⅲ)由 y=11-+xx=-11-+xx+2=-1+x+2 1(x≠-1)可 知,y=11-+xx在(-∞,-1)和(-1,+∞)上均为减函数.
(2)因为 f(x)在(-∞,2]上为减函数,所以 a≥2. 又(a+1)-a≤a-1, 所以在区间[1,a+1]上,f(x)max=f(1)=6-2a, f(x)min=f(a)=5-a2. 因为对任意 x1,x2∈[1,a+1], 总有|f(x1)-f(x2)|≤4 成立, 所以 f(x)max-f(x)min≤4, 即(6-2a)-(5-a2)≤4,解得-1≤a≤3. 又 a≥2,所以 a 的取值范围为[2,3].
数或同是减函数,则f g x为增函数;若是一增一 减,则f g x为减函数.
【要点指南】 ① ;② ;③增函数;④减函数; ⑤增(或减)函数图象上任意两点的连线 斜率都大于(或小于)零;⑥同增异减
1.函数 f(x)=1-1x在(0,+∞)上是( ) A.增函数 B.减函数 C.常函数 D.有时递增,有时递减的函数
【点评】赋值法是解决有关抽象函数问题的重要手段,利 用单调性去掉“f”,化归成熟悉的不等式类型进而求解是解抽 象不等式的重要思想.
素材3
函数 f(x)对于任意的 a,b∈R,都有 f(a+b)=f(a)+f(b) -1,并且当 x>0 时,f(x)>1,求证:f(x)是 R 上的增函数.
【解析】设 x1,x2∈R,且 x1<x2, 则 x2-x1>0,所以 f(x2-x1)>1, f(x2)-f(x1)=f[(x2-x1)+x1]-f(x1) =f(x2-x1)+f(x1)-1-f(x1) =f(x2-x1)-1>0, 所以 f(x2)>f(x1),所以 f(x)在 R 上为增函数.
素材1
(1)下列函数中,在区间(0,1)上单调递减的是 ②③ . ①f(x)=sinx; ②f(x)=x+1x; ③f(x)=log12(x+3); ④f(x)=|x+1|. (2)求证:函数 f(x)=x3+x 在(-∞,+∞)上是增函数.
【解析】(1)结合基本函数性质及图象分析可知: ①、④不满足题意.
(2)证法 1:任取 x1<x2,则 x1-x2<0, 所以 f(x1)-f(x2)=(x31+x1)-(x32+x2) =(x31-x32)+(x1-x2) =(x1-x2)(x21+x1x2+x22+1) =(x1-x2)[(x1+21x2)2+43x22+1] <0, 即 f(x1)<f(x2), 所以 f(x)=x3+x 在(-∞,+∞)上是增函数.
理解函数的单调性及其几何意义,掌握判 断函数单调性的基本方法,并能利用函数的单 调性解题.
1.函数的单调性及其几何意义
一般的,设函数f x的定义域为I:如果对于定义域
I内某个区间D上的任意两个自变量的值x1、x2,
当x1 x2时,1若都有f x1 ① ______ f x2 ,则称f x 在区间D上是增函数;2若都有f x1 ② ______ f x2 , 则称f x在区间D上是减函数.它的等价形式,即若
【解析】(1)因为 f(-1)=0,即 a-b+1=0, 所以 b=a+1. 又∀x∈R,f(x)≥0 成立, 即 ax2+(a+1)x+1≥0 恒成立,
(2)由(1)可知,f(x)=x2+2x+1, 所以 g(x)=x2+(2-k)x+1. 当 x∈[-2,2]时,g(x)=x2+(2-k)x+1 是单调函数, 所以-2-2 k≤-2 或-2-2 k≥2,所以 k≤-2 或 k≥6. 故 k 的取值范围是(-∞,-2]∪[6,+∞).