函数单调性的判断或证明方法

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

,,

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,

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,

时,

,恒有

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

,,

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,

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,

时,

,恒有

所以

所以对任意 设所以所以

,则

在R上为增函数。


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