函数单调性的判断或证明方法.
(1)定义法。用定义法证明函数的单调性的一般步骤是①取值,设且
;②作差,求
,
;③变形(合并同类项、通分、分解因式、
的正负
配方等)向有利于判断差值符号的方向变形;④定号,判断
符号,当符号不确定时,应分类讨论;⑤下结论,根据函数单调性的定义下结论。
例1.判断函数
解:设-1
在(-1,+∞)上的单调性,并证明.
则f(x1)-f(x2)=-
=
=
∵-1
∴x1-x20,x2+1>0.
∴当a>0时,f(x1)-f(x2)0, 即f(x1)>f(x2), ∴函数y=f(x)在(-1,+∞)上单调递减.
例2.证明函数在区间
上为减函数。(增两端,减中间)
和上是增函数;在
证明:设因为
,则,所以
,
所以,
所以
所以 设
则因为
,
,
所以所以所以
,
同理,可得
(2)运算性质法.
①在公共定义域内,两个增函数的和是增函数,两个减函数的和是减函数,增函数减去一个减函数为增函数,减函数减去一个增函数为减函数.(增+增=增;减+减=减;增-减=增,减-增=减)
②若
.
③当函数④函
数反的单调性。
. 二者有相
⑤运用已知结论,直接判断函数的单调性,如一次函数、反比例函数等。
(3)图像法.根据函数图像的上升或下降判断函数的单调性。
例3.求函数解:
的单调区间。
在同一坐标系下作出函数的图像得
所以函数的单调增区间为
减区间为
.
(4)复合函数法.(步骤:①求函数的定义域;②分解复合函数;③判断内、外层函数
的单调性;④根据复合函数的单调性确定函数的单调性.⑤若集合的一个单调区间,则内层函数
便是原复合函数
是内层函数
不是
的一个单调区间,如例4;若划分成内层函数
的一个单调区间,则需把的若干个单调子
区间,这些单调子区间便分别是原复合函数
的单调区间,如例5.) 都是单调函数,则
在
设
,,
上也是单调函数,其单调性由“同增异减”来确定,即“里外”函数增减性相同,复合函数为增函数,“里外”函数的增减性相反,复合函数为减函数。如下表:
例4. 求函数
的单调区间
解 原函数是由外层函数
易知
是外层函数
和内层函数
的单调增区间;
复合而成的;
令,解得的取值范围为;
由于
数的一个单调区间;
是内层函数的一个单调减区间,于是便是原函
根据复合函数“同增异减”的复合原则知,是原函数的单调减区间。
例5 求函数的单调区间.
解 原函数是由外层函数
和内层函数复合而成的;
易知令
和都是外层函数的单调减区间;
;
的一个单调区间,但
,解得的取值范围为
不是内层函数
结合二次函数的图象可知
可以把区间划分成内层函数的两个单调子区间和,其中是其单
调减区间,是其单调增区间;
于是根据复合函数“同增异减”的复合原则知,
是原函数的单调增区间,
是原函数的单调减区间。 同理,令
原函数的单调减区间。
,可求得
是原函数的单调增区间,
是
综上可知,原函数的单调增区间是和,单调减区间是和.
(5)含参数函数的单调性问题.
例.设
离常数,即对函数的解析式进行变形,找到基本函数的类型,再分类讨论.)
解:由题意得原函数的定义域为
(先分
,
当上为减函数;
当上为增函数。
(6)抽象函数的单调性.(抽象函数问题是指没有给出解析式,只给出一些特殊条件的
函数问题)
常采用定义法.要充分利用已知条件,对变量进行合理赋值,并结合函数单调性的定义进行证明。 例1 已知函数>0,试判断 解析:设 ∴
= =
∴
<-
对任意实数,均有的单调性,并说明理由. ,且=+>0. . 故
在(-
,+
)上为增函数.
,且对于任意实数x、y
,有
-
,则
--
>0,故
>0.
.且当>0时,
例2. 设f(x)定义于实数集上,当
,求证:
证明: 在
若 所以
,令,即有
中取
,则
时,
在R上为增函数。
,得
,与
矛盾
当当
时,时,
当
时,
,恒有
;
而
所以
所以对任意 设所以所以
,则
在R上为增函数。
函数单调性的判断或证明方法.
(1)定义法。用定义法证明函数的单调性的一般步骤是①取值,设且
;②作差,求
,
;③变形(合并同类项、通分、分解因式、
的正负
配方等)向有利于判断差值符号的方向变形;④定号,判断
符号,当符号不确定时,应分类讨论;⑤下结论,根据函数单调性的定义下结论。
例1.判断函数
解:设-1
在(-1,+∞)上的单调性,并证明.
则f(x1)-f(x2)=-
=
=
∵-1
∴x1-x20,x2+1>0.
∴当a>0时,f(x1)-f(x2)0, 即f(x1)>f(x2), ∴函数y=f(x)在(-1,+∞)上单调递减.
例2.证明函数在区间
上为减函数。(增两端,减中间)
和上是增函数;在
证明:设因为
,则,所以
,
所以,
所以
所以 设
则因为
,
,
所以所以所以
,
同理,可得
(2)运算性质法.
①在公共定义域内,两个增函数的和是增函数,两个减函数的和是减函数,增函数减去一个减函数为增函数,减函数减去一个增函数为减函数.(增+增=增;减+减=减;增-减=增,减-增=减)
②若
.
③当函数④函
数反的单调性。
. 二者有相
⑤运用已知结论,直接判断函数的单调性,如一次函数、反比例函数等。
(3)图像法.根据函数图像的上升或下降判断函数的单调性。
例3.求函数解:
的单调区间。
在同一坐标系下作出函数的图像得
所以函数的单调增区间为
减区间为
.
(4)复合函数法.(步骤:①求函数的定义域;②分解复合函数;③判断内、外层函数
的单调性;④根据复合函数的单调性确定函数的单调性.⑤若集合的一个单调区间,则内层函数
便是原复合函数
是内层函数
不是
的一个单调区间,如例4;若划分成内层函数
的一个单调区间,则需把的若干个单调子
区间,这些单调子区间便分别是原复合函数
的单调区间,如例5.) 都是单调函数,则
在
设
,,
上也是单调函数,其单调性由“同增异减”来确定,即“里外”函数增减性相同,复合函数为增函数,“里外”函数的增减性相反,复合函数为减函数。如下表:
例4. 求函数
的单调区间
解 原函数是由外层函数
易知
是外层函数
和内层函数
的单调增区间;
复合而成的;
令,解得的取值范围为;
由于
数的一个单调区间;
是内层函数的一个单调减区间,于是便是原函
根据复合函数“同增异减”的复合原则知,是原函数的单调减区间。
例5 求函数的单调区间.
解 原函数是由外层函数
和内层函数复合而成的;
易知令
和都是外层函数的单调减区间;
;
的一个单调区间,但
,解得的取值范围为
不是内层函数
结合二次函数的图象可知
可以把区间划分成内层函数的两个单调子区间和,其中是其单
调减区间,是其单调增区间;
于是根据复合函数“同增异减”的复合原则知,
是原函数的单调增区间,
是原函数的单调减区间。 同理,令
原函数的单调减区间。
,可求得
是原函数的单调增区间,
是
综上可知,原函数的单调增区间是和,单调减区间是和.
(5)含参数函数的单调性问题.
例.设
离常数,即对函数的解析式进行变形,找到基本函数的类型,再分类讨论.)
解:由题意得原函数的定义域为
(先分
,
当上为减函数;
当上为增函数。
(6)抽象函数的单调性.(抽象函数问题是指没有给出解析式,只给出一些特殊条件的
函数问题)
常采用定义法.要充分利用已知条件,对变量进行合理赋值,并结合函数单调性的定义进行证明。 例1 已知函数>0,试判断 解析:设 ∴
= =
∴
<-
对任意实数,均有的单调性,并说明理由. ,且=+>0. . 故
在(-
,+
)上为增函数.
,且对于任意实数x、y
,有
-
,则
--
>0,故
>0.
.且当>0时,
例2. 设f(x)定义于实数集上,当
,求证:
证明: 在
若 所以
,令,即有
中取
,则
时,
在R上为增函数。
,得
,与
矛盾
当当
时,时,
当
时,
,恒有
;
而
所以
所以对任意 设所以所以
,则
在R上为增函数。