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函数单调性ppt

发布时间:2023-06-04 作者:admin 来源:文学

函数单调性ppt

函数单调性ppt

素描透视-正度纸

2023年2月16日发(作者:高考报考专业指南)

考点

10

函数的单调性

【命题解读】

考查函数的基本性质,如奇偶性、单调性与最值、函数与方程(零点)、不等式的解法等,考查数学式

子变形的能力、运算求解能力、等价转化思想和数形结合思想

.

其中函数与方程考查频率较高

.

涉及函数性质

的考查;

【基础知识回顾】

1.函数单调性的定义

(1)一般地,对于给定区间上的函数f(x),如果对于属于这个区间的任意两个自变量x

1

、x

2

,当x

1

2

时,都有f(x

1

)

2

)(或都有f(x

1

)>f(x

2

),那么就说f(x)在这个区间上是增函数(或减函数).

(2)如果函数y=f(x)在某个区间上是增函数(或减函数),那么就说f(x)在这个区间上具有(严格的)单

调性,这个区间叫做f(x)的单调区间;若函数是增函数则称该区间为增区间,若函数为减函数则称该区间

为减区间.

2.函数单调性的图像特征

对于给定区间上的函数f(x),若函数图像从左向右连续上升,则称函数在该区间上单调递增;若函数

图像从左向右连续下降,则称函数在该区间上单调递减.

3.复合函数的单调性

对于函数y=f(u)和u=g(x),如果当x∈(a,b)时,u∈(m,n),且u=g(x)在区间(a,b)上和y=f(u)

在区间(m,n)上同时具有单调性,则复合函数y=f(g(x))在区间(a,b)上具有单调性,并且具有这样的规

律:增增(或减减)则增,增减(或减增)则减.

4.函数单调性的常用结论

(1)对∀x

1

,x

2

∈D(x

1

≠x

2

),

f(x

1

)-f(x

2

x

1

-x

2

>0⇔f(x)在D上是增函数;

f

()x

1-f

()x

2

x

1

-x

2

<0⇔f(x)在D上是减函数.

(2)对勾函数y=x+

a

x

(a>0)的增区间为(-∞,-a]和[a,+∞),减区间为(-a,0)和(0,a).

(3)在区间D上,两个增函数的和是增函数,两个减函数的和是减函数.

(4)函数f(g(x))的单调性与函数y=f(u)和u=g(x)的单调性的关系是“同增异减”

5.常用结论

1.若函数f(x),g(x)在区间I上具有单调性,则在区间I上具有以下性质:

(1)当f(x),g(x)都是增(减)函数时,f(x)+g(x)是增(减)函数;

(2)若k>0,则kf(x)与f(x)单调性相同;若k<0,则kf(x)与f(x)单调性相反;

(3)函数y=f(x)(f(x)>0)在公共定义域内与y=-f(x),y=

1

f(x)

的单调性相反;

(4)复合函数y=f[g(x)]的单调性与y=f(u)和u=g(x)的单调性有关.简记:“同增异减”.

2

.增函数与减函数形式的等价变形:∀

x

1,

x

2∈

[a

b]

x

1≠

x

2,则

(x

1-

x

2

)[f(x

1

)

f(x

2

)]>0

f

x

1)-

f

x

2)

x

1-

x

2

>0

f(x)

[a

b]

上是增函数;

(x

1-

x

2

)[f(x

1

)

f(x

2

)]<0

f

x

1)-

f

x

2)

x

1-

x

2

<0

f(x)

[a

b]

上是减函数.

1

、函数

y

x2-

5x

6

在区间

[2

4]

上是

()

A

.递减函数

B

.递增函数

C

.先递减再递增函数

D

.先递增再递减函数

【答案】C

【解析】作出函数y=x2-5x-6的图象(图略)知开口向上,且对称轴为x=

5

2

,在[2,4]上先减后增.故

选C.

2

、函数

y

1

x

1

[2

3]

上的最小值为

()

A

2B.

1

2

C.

1

3

D

.-

1

2

【答案】

B

【解析】因为

y

1

x

1

[2

3]

上单调递减,所以

y

min=

1

3

1

1

2

.

故选

B.

3

、已知函数

f(x)

是定义在区间

[0

,+∞

)

上的函数,且在该区间上单调递增,则满足

f(2x

1)

1

3的

x

的取值范围是

()

A.

1

3

2

3

B.

1

3

2

3

C.

1

2

2

3

D.

1

2

2

3

【答案】

D

【解析】因为函数f(x)是定义在区间[0,+∞)上的增函数,满足

f(2x

1)

1

3

.

所以

0

2x

1<

1

3

解得

1

2

x<

2

3

.

故选

D.

4

、设函数

f(x)

R

上为增函数,则下列结论一定正确的是

(D)

A.y

1

f

x

R

上为减函数

B.y

|f(x)|

R

上为增函数

C.y

=-

1

f

x

R

上为增函数

D.y

=-

f(x)

R

上为减函数

【答案】D.

【解析】如f(x)=x3,则y=

1

f(x)

的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),在x=0时无意义,A、C错;y

=|f(x)|是偶函数,在R上无单调性,B错.故选D.

5

、对数函数

log(0

a

yxa

1)a

与二次函数2(1)yaxx

在同一坐标系内的图象不可能是

()

A

B

C

D

【答案】BD.

【解析】:若1a,则对数函数

log

a

yx

(0,)

上单调递增,二次函数2(1)yaxx

开口向上,对称

1

0

2(1)

x

a



,经过原点,可能为A,不可能为B.

若01a,则对数函数

log

a

yx

(0,)

上单调递减,二次函数2(1)yaxx

开口向下,对称轴

1

0

2(1)

x

a



,经过原点,可能为C,不可能为D.

故选:BD.

6

、函数

y

|

x2+

2x

1|

的单调递增区间是;单调递减区间是.

【答案】(1-2,1),(1+2,+∞);(-∞,1-2),(1,1+2).

【解析】作出函数y=|-x2+2x+1|的图像如图所示.由图像可知,函数y=|-x2+2x+1|的单调增区间

为(1-2,1),(1+2,+∞);单调递减区间是(-∞,1-2),(1,1+2).故应分别

考向一函数单调性的证明与判断

例1、判断函数f(x)=

x

1+x2在区间[1,+∞)上的单调性并证明你的结论.

【解析】函数f(x)=

21

x

x

在区间[1,+∞)上是单调减函数,证明如下:

设x

1

、x

2

∈[1,+∞),且x

1

2

,则f(x

1

)-f(x

2

)=

1

2

1

1

x

x

2

2

2

1

x

x

22

1221

22

12

(1)(1)

1)(1)

xxxx

xx



(

1112

22

12

()(1)

1)(1)

xxxx

xx

(

.∵x

1

、x

2

∈[1,+∞),且x

1

2

,∴x

1

-x

2

<0,1-x

1

x

2

<0.

又(1+x2

1

)(1+x2

2

)>0,∴f(x

1

)-f(x

2

)>0,

即f(x

1

)>f(x

2

).∴f(x)=

21

x

x

在[1,+∞)上为减函数.

变式

1

、试讨论函数

f(x)

x

k

x

(k>0)

的单调性.

【解析】.法一:由解析式可知,函数的定义域是

(

0)

(0

,+

∞)

.在

(0

,+

∞)

内任取

x

1,

x

2,令

x

1

2,

那么

f(x

2

)

f(x

1

)

=

x

2+

k

x

2

-

x

1+

k

x

1

(x

2-

x

1

)

k

1

x

2

1

x

1

(x

2-

x

1

)

x

1

x

2-

k

x

1

x

2

因为

0

1

2,所以

x

2-

x

1

>0

x

1

x

2

>0

故当

x

1,

x

2∈

(k

,+

∞)

时,

f(x

1

)

2

)

即函数在

(k

,+

∞)

上单调递增.

x

1,

x

2∈

(0

k)

时,

f(x

1

)>f(x

2

)

即函数在

(0

k)

上单调递减.

考虑到函数

f(x)

x

k

x

(k>0)

是奇函数,在关于原点对称的区间上具有相同的单调性,故在

(

,-

k)

上单调递增,在

(

k

0)

上单调递减.

综上,函数

f(x)

(

,-

k)

(k

,+

∞)

上单调递增,在

(

k

0)

(0

k)

上单调递减.

法二:由解析式可知,函数的定义域是

(

0)

(0

,+

∞)

f′(x)

1

k

x2.

f′(x)>0

x2>k

,即

x

(

,-

k)

x

(k

,+

∞)

,故函数的单调增区间为

(

,-

k)

(k

,+

∞)

.令

f′(x)<0

x2

,即

x

(

k

0)

x

(0

k)

,故函数的单调减区间为

(

k

0)

(0

k)

故函数

f(x)

(

,-

k)

(k

,+

∞)

上单调递增,在

(

k

0)

(0

k)

上单调递减.

变式2、试讨论函数f(x)=

ax

x2+1

(a>0)在(0,+∞)上的单调性,并证明你的结论.

【解析】(方法1)设x

1

,x

2

∈(0,+∞)且x

1

<x

2

,则f(x

1

)-f(x

2

)=

ax

1

x2

1

+1

ax

2

x2

2

+1

ax

1

(x2

2

+1)-ax

2

(x2

1

+1)

(x2

1

+1)(x2

2

+1)

a[x

1

x2

2

+x

1

-x

2

x2

1

-x

2

]

(x2

1

+1)(x2

2

+1)

a(x

2

-x

1

)(x

1

x

2

-1)

(x2

1

+1)(x2

2

+1)

.

∵x

1

<x

2

,x

2

-x

1

>0,又a>0,(x2

1

+1)(x2

2

+1)>0.

∴当x

1

,x

2

∈(0,1)时,x

1

x

2

-1<0,

从而

a(x

2

-x

1

)(x

1

x

2

-1)

(x2

1

+1)(x2

2

+1)

<0,即f(x

1

)-f(x

2

)<0⇒f(x

1

)

2

),此时f(x)=

ax

x2+1

(a>0)单调递增;

当x

1

,x

2

∈(1,+∞)时,x

1

x

2

-1>0,

从而

a(x

2

-x

1

)(x

1

x

2

-1)

(x2

1

+1)(x2

2

+1)

>0,即f(x

1

)-f(x

2

)>0⇒f(x

1

)>f(x

2

),此时f(x)=

ax

x2+1

(a>0)单调递减.

∴函数f(x)在(0,1)上为增函数,在(1,+∞)上为减函数.

方法总结:1.判断函数的单调性,通常的方法有:(1)定义法;(2)图像法;(3)利用常见函数的

单调性;(4)导数法.而要证明一个函数的单调性,基本方法是利用单调性定义或导数法.

2.应用函数单调性的定义证明函数的单调性,其基本步骤如下:

取值→作差→变形→确定符号→得出结论

其中,变形是十分重要的一步,其目的是使得变形后的式子易于判断符号,常用的方法是(1)分解因式;

(2)配方;(3)通分约分等.

考向二函数的单调区间

1

、求下列函数的单调区间

1

y

=-

x2+

2|x|

1

(2)、.函数y=|x|(1-x)的单调递增区间是________.

【解析】(1)由

2

2

21,0

-x21,0

xxx

xx





≥,

<,

2

2

(1)2,0

-1)2,0.

xx

y

xx





(<

画出函数图像如图所示,单调增区间为(-∞,-1],[0,1],单调减区间为[-1,0],

[1,+∞).

(2)y=|x|(1-x)=

x(1-x),x≥0,

-x(1-x),x<0

-x2+x,x≥0,

x2-x,x<0,

函数的大致图象如图所示.

由图易知函数的单调递增区间是

0,

1

2

.

变式

1

、(

2019

·河北石家庄二中模拟)函数

f(x)

|x2-

3x

2|

的单调递增区间是

()

A.

3

2

,+

B.

1

3

2

[2

,+

∞)

C

(

1]

和

3

2

2

D.

3

2

[2

,+

∞)

【答案】

B

【解析】

y

|x2-

3x

2|=

x2-

3x

2

x≤1

x≥2

x2-

3x

2

1

x

2.

如图所示,函数的单调递增区间是

1

3

2

[2

,+

∞)

变式

2

、函数

f(x)

x

1

2x

1

的单调减区间为

________________

【答案】

-∞,-

1

2,

1

2

,+∞

【解析】因为

f(x)

x

1

2x

1

x

1

2

1

2

2x

1

1

2

1

4

x

1

2

,且定义域为

x|x

≠-

1

2,

所以函数f(x)的单调减区间为

(

-∞,-

1

2

)

(

1

2

,+∞

)

方法总结:求函数的单调区间的常用方法与判断函数的单调性的方法类似,有定义法、图像法、利用常见

函数的单调性、导数法等.值得引起高度重视的是:

(1)函数的单调区间是函数定义域的子区间,所以求单调区间,必须先求出定义域;

(2)对于基本初等函数的单调区间,可以直接利用已知结论求解

考向三复合函数的单调区间

3

、求下列函数的单调区间

(1)f(x)

x2-

2x

3

2

2

1

2

log(32)yxx

【解析】(2)f(x)=x2-2x-3的定义域为(-∞,-1]∪[3,+∞).令t=x2-2x-3,

∵t=x2-12x-3在x∈(-∞,-1]上是减函数,在x∈[3,+∞)为增函数,又y=t在t∈(0,+∞)

上是增函数,∴函数f(x)=x2-2x-3的单调减区间是(-∞,-1],单调递增区间是[3,+∞).

(2)令u=x2-3x+2,则原函数可以看成1

2

logyu

与u=x2-3x+2的复合函数.

由x2-3x+2>0,解得x<1或x>2.

∴函数的定义域为(-∞,1)∪(2,+∞).

又u=x2-3x+2的对称轴x=

3

2

,且开口向上.

∴u=x2-3x+2在(-∞,1)上是减函数,在(2,+∞)上是增函数.

而1

2

logyu

在(0,+∞)上是减函数,∴的单调减区间为(2,+∞),单调增区

间为(-∞,1).

变式

1

、函数

f(x)

log

1

2

(x2-

4)

的单调递增区间为()

A

.,0

B

.2,

C

.0,

D

.,2

【答案】

D

【解析】根据复合函数的单调性判断.

因为

y

log

1

2

t

在定义域上是减函数,所以求原函数的单调递增区间,即求函数

t

x2-

4

的单调递减区间,结

合函数的定义域,可知所求区间为

(

,-

2)

变式2、函数f(x)=2x-x2的单调递增区间为()

A.

-∞,

1

2

B.

0,

1

2

C.

1

2

,+∞

D.

1

2

,1

【答案】B

【解析】令t=x-x2,由x-x2≥0,得0≤x≤1,故函数的定义域为[0,1].因为g(t)=2t是增函数,所

以f(x)的单调递增区间即t=x-x2的单调递增区间.利用二次函数的性质,得t=x-x2的单调递增区间

为

0,

1

2

,即原函数的单调递增区间为

0,

1

2

.故选B.

方法总结:求复合函数的单调性,首先要注意复合函数的定义域,其次要确定函数是有哪些基本函数复合

而成,根据同增异减的性质确定复合函数的单调性。

考向四函数单调性中的含参问题

4

、已知函数

f(x)

(

1

2a

x

3a

x

1

2x-1,

x

1

的值域为

R

,则实数

a

的取值范围是

________

【答案】

0,

1

2

【解析】:当x≥1时,f(x)=2x-1≥1,

2

1

2

log(32)yxx

2

1

2

log(32)yxx

∵函数f(x)=

(1-2a)x+3a,x<1,

2x-1,x≥1

的值域为R,

∴当x<1时,(1-2a)x+3a必须取遍(-∞,1)内的所有实数,

1-2a>0,

1-2a+3a≥1,

解得0≤a<

1

2

.

变式1、如果函数

f(x)

(

2

a

x

1

x<1

ax,

x

1

满足对任意

x

1≠

x

2,都有

f

x

1)-

f

x

2)

x

1-

x

2

>0

成立,那么

a

取值范围是

________.

【答案】

3

2

,2

【解析】对任意x1

≠x2

,都有

f(x1

)-f(x2

x1

-x2

>0,

所以y=f(x)在(-∞,+∞)上是增函数.

所以

2-a>0,

a>1,

(2-a)×1+1≤a,

解得

3

2

≤a<2.

故实数a的取值范围是

3

2

,2

.

变式

2

、设函数

f(x)

ax

1

x

2a

在区间

(

2

,+

∞)

上是增函数,那么

a

可能的值为

()

A

.-

2B

0C

1D

2

【答案】

CD

【解析】

f(x)

ax

2a2-

2a2+

1

x

2a

a

2a2-

1

x

2a

,∵函数

f(x)

在区间

(

2

,+

∞)

上是增函数,

2a2-

1>0

2a≤

2

2a2-

1>0

a≥1

a≥1.

例5、(2019·安徽皖南八校第三次联考)已知函数

f(x)

log

2(

x

1

),

x

1

1

x

1

则满足

f(2x

1)

f(3x

2)

实数

x

的取值范围是

()

A

(

-∞,

0]B

(3

,+∞

)

C

[1

3)D

(0

1)

【答案】B

【解析】法一:由f(x)=

log2

(x+1),x≥1,

1,x<1

可得当x<1时,f(x)=1,当x≥1时,函数f(x)

在[1,+∞)上单调递增,且f(1)=log

2

2=1,

要使得f(2x+1)<f(3x-2),则

2x+1<3x-2,

3x-2>1,

解得x>3,

即不等式f(2x+1)<f(3x-2)的解集为(3,+∞),故选B.

法二:当x≥1时,函数f(x)在[1,+∞)上单调递增,且f(x)≥f(1)=1,要使f(2x+1)<f(3x-2)

成立,需

2x+1≥1,

2x+1<3x-2

2x+1<1,

3x-2>1,

解得x>3.故选B.

变式

1

、(

2020

届山东师范大学附中高三月考)已知函数

()fx

是定义在R上的奇函数,当

12

xx

时,有

1212

[()()]()0fxfxxx

恒成立,若

(31)(2)0fxf

,则

x

的取值范围是

________

【答案】

(,1)

【解析】

根据已知条件:当

12

xx

时,有

1212

[()()]()0fxfxxx

恒成立,得函数

()fx

是定义在R上的减函数,

又因为函数

()fx

是定义在R上的奇函数,所以

(2)(2)ff

,故

(31)(2)0fxf

等价于

(31)(2)(2)fxff

所以312x,即

1x.

故答案为:,1

.

变式

2

、已知函数

f(x)

为R上的减函数,则满足

f

1

x

的实数

x

的取值范围是

()

A

(

1

1)B

(0

1)

C

(

1

0)

(0

1)D

(

-∞,-

1)

(1

,+∞

)

【答案】C

【解析】(1)由f(x)为R上的减函数且f

1

x

1

x

>1,

x≠0,

|x|<1,

x≠0.

所以-1

方法总结::1.求解函数不等式,其实质是函数单调性的逆用,由条件脱去“f”.

2.利用单调性求参数的取值(范围)的思路是:根据其单调性直接构建参数满足的方程(组)(不等式(组))或

先得到其图象的升降,再结合图象求解.对于分段函数,要注意衔接点的取值.

1

(2015

北京

)

下列函数中,定义域是R且为增函数的是

A

.xyeB

.3yxC

lnyx

D

yx

【答案】

B

【解析】四个函数的图象如下

显然

B

成立.

2

、(

2017

北京)已知函数

1

()3()

3

xxfx

,则

()fx

A

.是奇函数,且在

R

上是增函数

B

.是偶函数,且在

R

上是增函数

C

.是奇函数,且在

R

上是减函数

D

.是偶函数,且在

R

上是减函数

【答案】

A

【解析】

11

()3()(3())()

33

xxxxfxfx

,得

()fx

为奇函数,

()(33)3ln33ln30xxxxfx

,所以

()fx

R

上是增函数.选

A

3

、(

2019

北京理

13

)设函数

(a

为常数

)

,若为奇函数,则

a=______

;若是

上的增函数,则

a

的取值范围是

________

【答案】

【解析】①根据题意,函数,若为奇函数,则,即

,所以对恒成立.又,所以

.②函数,导数.若是上的增函数,则

的导数在上恒成立,即恒成立,而,所以

a≤0

,即

a

的取

值范围为.

4

(2018

北京

)

能说明

()(0)fxf

对任意的

(0,2]x

都成立,则

()fx

[0,2]

上是增函数

为假命题的

一个函数是

__________

【答案】

sinyx

(不答案不唯一)

【解析】这是一道开放性试题,答案不唯一,只要满足

()(0)fxf

对任意的

(0,2]x

都成立,且函数

()fx

[0,2]

上不是增函数即可,如,

()sinfxx

,答案不唯一.

x

y

y=e-x

O

x

y

y=x3

O

x

y

y=lnx

O

y

y=|x|

O

()exxfxea

()fx()fx

R

0](,

eexxfxa()

fx()fxfx()()

=eeeexxxxaa()

+1ee0xxa

xR

ee0xx

10,1aa

eexxfxa()eexxfxa()fx

R

fx

e0exxfxa()R2exa2e>0x

0](,

5

、(

2017

山东)若函数e()xfx(e=2

71828

,是自然对数的底数

)

()fx

的定义域上单调递增,则称函

()fx

具有M性质,下列函数中具有M性质的是

①()2xfx②()3xfx③3()fxx④2()2fxx

【答案】①④

【解析】①

()2()

2

xxxx

e

efxe

在R上单调递增,故()2xfx具有性质;

()3()

3

xxxx

e

efxe

在R上单调递减,故()3xfx不具有性质;

③3()xxefxex,令3()xgxex,则322()3(2)xxxgxexexxex

,

当2x时,0gx

,当2x时,0gx

3()xxefxex在,2

上单调递减,在2,

上单调递增,

故3fxx

不具有性质;

④2()(2)xxefxex,令22xgxex

则22()(2)2[(1)1]0xxxgxexexex

,

2()(2)xxefxex在R上单调递增,故2()2fxx具有性质.

6

(2012

安徽

)

若函数

()|2|fxxa

的单调递增区间是

),3[

,则

a

=________

【答案】6

【解析】由

2

2

()

2

2

a

xax

fx

a

xax





可知

()fx

的单调递增区间为

[,)

2

a



,故

36

2

a

a

7

、已知

f(x)

x

x

a

(x

a)

(1)

a

=-

2

,试证

f(x)

(

-∞,-

2)

内单调递增;

(2)

a

0

f(x)

(1

,+∞

)

内单调递减,求

a

的取值范围.

【解析】:(1)证明:当a=-2时,f(x)=

x

x+2

.

任取x1

,x2

∈(-∞,-2),且x1

<x2

则f(x1

)-f(x2

)=

x1

x1

+2

x2

x2

+2

2(x1

-x2

(x1

+2)(x2

+2)

.

因为(x1

+2)(x2

+2)>0,x1

-x2

<0,

所以f(x1

)-f(x2

)<0,即f(x1

)<f(x2

),

所以f(x)在(-∞,-2)内单调递增.

(2)任取x1

,x2

∈(1,+∞),且x1

<x2

则f(x1

)-f(x2

)=

x1

x1

-a

x2

x2

-a

a(x2

-x1

(x1

-a)(x2

-a)

.

因为a>0,x2

-x1

>0,又由题意知f(x1

)-f(x2

)>0,

所以(x1

-a)(x2

-a)>0恒成立,所以a≤1.

所以0<a≤1.

所以a的取值范围为(0,1].

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