创新方案高中数学 131 单调性与最大小值 第一课时教案精讲 新人教A版必修1.docx

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1.3.1 单调性与最大(小)值第一课时

第一课时 函数的单调性

[读教材·填要点]

1.定义域为I的函数f(x)的增减性

2.函数的单调性与单调区间

如果函数y=f(x)在区间D上是增函数或减函数,就说函数y=f(x)在区间D上具有(严格)的单调性,区间D叫做y=f(x)的单调区间.

[小问题·大思维]

1.定义在(a,b)上的函数f(x),若存在x1,x2∈(a,b),使得x1<x2时有f(x1)<f(x2),那么f(x)在(a,b)上为增函数,对吗?

提示:

不对,如函数f(x)=x2,(-1<x<1),

存在x1=-,x2=,显然x1<x2,

有f(x1)=<f(x2)=,

但f(x)=x2在(-1,1)上不是增函数.

2.定义在(a,b)上的函数f(x),若有无穷多对x1,x2∈(a,b)使得x1

提示:

不对,如上述函数f(x)=x2(-1<x<1).

3.画出函数y=的图象,你认为:

若f(x)在区间A上为减函数,在区间B上也为减函数,则f(x)在A∪B上也为减函数,对吗?

提示:

不对,如函数f(x)=(x≠0),在(-∞,0)上为减函数,在(0,+∞)上也为减函数,但在(-∞,0)∪(0,+∞)上既不是增函数,也不是减函数.

 

证明或判断函数的单调性

[例1] 求证:

函数f(x)=在(0,+∞)上是减函数,在(-∞,0)上是增函数.

[自主解答] 对于任意的x1,x2∈(-∞,0),且x1

==

∵x10,x1+x2<0,xx>0.

∴f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)

∴函数f(x)=在(-∞,0)上是增函数.

对于任意的x1,x2∈(0,+∞),且x1

∵00,x2+x1>0,xx>0.

∴f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2).

∴函数f(x)=在(0,+∞)上是减函数.

——————————————————

利用定义证明函数单调性的步骤如下:

1取值:

设x1,x2是该区间内的任意两个值,且x1

2作差变形:

作差fx1-fx2,并通过因式分解、通分、配方、有理化等手段,转化为易判断正负的式子;

3定号:

确定fx1-fx2的符号;,4结论:

根据fx1-fx2的符合及定义判断单调性.

————————————————————————————————————————

1.证明函数f(x)=x3+x在R上是增函数.

证明:

设x1,x2∈R,且x1

f(x1)-f(x2)=(x+x1)-(x+x2)

=(x-x)+(x1-x2)

=(x1-x2)(x+x1x2+x+1)

=(x1-x2)[(x1+x2)2+x+1].

∵x1

又∵(x1+x2)2+x+1>0,

∴f(x1)-f(x2)<0,

即f(x1)

∴f(x)在R上是增函数.

求函数的单调区间

[例2] 画出函数y=-x2+2|x|+3的图象,并指出函数的单调区间.

[自主解答] y=-x2+2|x|+3

函数图象如图所示.

函数在(-∞,-1],[0,1]上是增函数,

函数在[-1,0],[1,+∞)上是减函数.

∴函数的单调增区间是(-∞,-1]和[0,1],单调减区间是[-1,0]和[1,+∞).

——————————————————

1对于初等函数y=kx+b,y=ax2+bx+c,y=\f(k,x)单调区间的确定,常借助于函数图象去探求,而且这些函数的单调区间作为常识性的内容,可以直接使用.

2对于含有绝对值的函数,往往转化成分段函数去处理其图象,借助于图象的变化趋势分析相应函数的单调性区间.

————————————————————————————————————————

2.求函数f(x)=|x+1|-|2x-4|的单调递减区间.

解:

f(x)=|x+1|-|2x-4|

画出函数f(x)的图象如下图所示,函数f(x)的单调减区间是[2,+∞).

由函数的单调性求参数取值范围

[例3] 已知函数f(x)=x2-2ax-3在区间[1,2]上单调,求实数a的取值范围.

[自主解答] 函数f(x)=x2-2ax-3的图象开口向上,对称轴为直线x=a,画出草图如图所示.

由图象可知函数在(-∞,a]和[a,+∞)上分别单调,因此要使函数f(x)在区间[1,2]上单调,只需a≤1或a≥2(其中当a≤1时,函数f(x)在区间[1,2]上单调递增;当a≥2时,函数f(x)在区间[1,2]上单调递减,从而a∈(-∞,1]∪[2,+∞).

“若函数单调增区间为[2,+∞),则a为何值?

解:

∵f(x)开口向上,且函数单调增区间为[2,+∞),

∴对称轴x=a=2,即a=2.    

——————————————————

1已知函数的单调性求参数的取值范围的方法是:

视参数为已知数,依据函数的图象或单调性定义,确定函数的单调区间,与已知单调区间比较求参.

(2)常见函数的单调性列表如下:

函数

单调性

一次函数y=ax+b(a≠0)

a>0时,在R上单调递增;

a<0时,在R上单调递减

反比例函数y=(a≠0)

a>0时,单调减区间是(-∞,0)和(0,+∞);a<0时,单调增区间是(-∞,0)和(0,+∞)

二次函数y=a(x-m)2+n(a≠0)

a>0时,单调减区间是(-∞,m],单调增区间是[m,+∞);a<0时,单调减区间是[m,+∞),单调增区间是(-∞,m]

(3)需注意若一函数在区间[a,b]上是单调的,则该函数在此区间的任意子集上也是单调的.

————————————————————————————————————————

3.若函数f(x)=(2a-1)x+b是R上的减函数,则a的取值范围为________.

解析:

∵f(x)=(2a-1)x+b为一次函数,

∴当2a-1<0即a<时,f(x)是R上的减函数.

答案:

(-∞,)

解题高手

妙解题

同样的结果,不一样的过程,节省解题时间,也是得分!

 

求f(x)=x2-2ax-1在区间[0,2]上的最大值和最小值.

[巧思] 先求出函数的对称轴x=a,分四种情况a<0,0≤a<1,1≤a<2,a≥2时,讨论函数f(x)在区间[0,2]上的单调性,再结合图形,可分别求出相应的最小值和最大值.

[妙解] ∵f(x)=(x-a)2-1-a2,

对称轴为直线x=a,

①当a<0时,由图1可知

f(x)min=f(0)=-1,

f(x)max=f

(2)=3-4a.

②当0≤a<1时,由图2可知,

f(x)min=f(a)=-1-a2,

f(x)max=f

(2)=3-4a.

③当1≤a<2时,由图3可知,f(x)min=f(a)=-1-a2,

f(x)max=f(0)=-1;

④当a≥2时,由图4可知,f(x)min=f

(2)=3-4a,

f(x)max=f(0)=-1.

1.函数y=x2+x+1(x∈R)的递减区间是(  )

A.     B.[-1,+∞)

C.D.(-∞,+∞)

解析:

y=x2+x+1=(x+)2+.

其对称轴为x=-,在对称轴左侧单调递减,

∴x≤-时单调递减.

答案:

C

2.函数f(x)=|x|和g(x)=x(2-x)的递增区间依次是(  )

A.(-∞,0],(-∞,1]B.(-∞,0],[1,+∞)

C.[0,+∞),(-∞,1]D.[0,+∞),[1,+∞)

解析:

f(x)=|x|的图象如图甲,

 

g(x)=x(2-x)=-x2+2x

=-(x2-2x+1)+1

=-(x-1)2+1的图象如图乙,易知选C.

答案:

C

3.已知函数y=ax和y=-在(0,+∞)上都是减函数,则函数f(x)=bx+a在R上是(  )

A.减函数且f(0)<0B.增函数且f(0)<0

C.减函数且f(0)>0D.增函数且f(0)>0

解析:

∵y=ax和y=-在(0,+∞)都是减函数,

∴a<0,b<0.

f(x)=bx+a为减函数且f(0)=a<0.

答案:

A

4.若函数f(x)=|2x+a|的单调递增区间是[3,+∞),则a=________.

解析:

由f(x)=可得函数f(x)的单调递增区间为[-,+∞),故3=-,解得a=-6.

答案:

-6

5.若函数f(x)=则f(x)的递减区间是________.

解析:

∵分段函数当x≥1时,f(x)=2x+1为增函数,当x<1时,f(x)=5-x为减函数.

答案:

(-∞,1)

6.已知f(x)=,试判断f(x)在[1,+∞)上的单调性,并证明.

解:

f(x)=在[1,+∞)上是增函数.

证明:

任取x1,x2∈[1,+∞),

且x1<x2,则f(x2)-f(x1)=-

==

∵1≤x1<x2,∴x2+x1>0,x2-x1>0,

+>0.

∴f(x2)-f(x1)>0,即f(x2)>f(x1).

故函数f(x)在[1,+∞)上是增函数.

一、选择题

1.下图中是定义在区间[-5,5]上的函数y=f(x),则下列关于函数f(x)的说法错误的是(  )

A.函数在区间[-5,-3]上单调递增

B.函数在区间[1,4]上单调递增

C.函数在区间[-3,1]∪[4,5]上单调递减

D.函数在区间[-5,5]上没有单调性

解析:

若一个函数出现两个或两个以上的单调区间时,不能用∪连接.比如0<5,但f(0)>f(5).

答案:

C

2.函数f(x)=2x2-mx+3,当x∈[-2,+∞)时,f(x)为增函数,当x∈(-∞,-2]时,函数f(x)为减函数,则m等于(  )

A.-4B.-8

C.8D.无法确定

解析:

由题意可知x=-2是f(x)的对称轴,∴=-2,m=-8.

答案:

B

3.下列有关函数单调性的说法,不正确的是(  )

A.若f(x)为增函数,g(x)为增函数,则f(x)+g(x)为增函数

B.若f(x)为减函数,g(x)为减函数,则f(x)+g(x)为减函数

C.若f(x)为增函数,g(x)为减函数,则f(x)+g(x)为增函数

D.若f(x)为减函数,g(x)为增函数,则f(x)-g(x)为减函数

解析:

∵若f(x)为增函数,g(x)为减函数,

则f(x)+g(x)的增减性不确定.

例如f(x)=x+2为R上的增函数,

当g(x)=-x时,则f(x)+g(x)=+2为增函数;当g(x)=-3x,则f(x)+g(x)=-2x+2在R上为减函数.

∴不能确定f(x)+g(x)的单调性.

答案:

C

4.下列函数中,在区间(0,1)上是增函数的是(  )

A.y=|x+1|B.y=3-x

C.y=D.y=-x2+4

解析:

B、C、D在(0,1)上均为减函数,只有A项在(0,1)上是增函数.

答案:

A

二、填空题

5.已知函数f(x)为区间[-1,1]上的增函数,则满足f(x)

解析:

∵f(x)在[-1,1]上为增函数,且f(x)

∴,得-1≤x<.

答案:

[-1,)

6.若f(x)=-x2+2ax与g(x)=在区间[1,2]上都是减函数,则a的

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