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函數(shù)的單調(diào)性是高考的重點(diǎn)內(nèi)容之一,考查內(nèi)容靈活多樣.本文主要幫助考生深刻理解函數(shù)單調(diào)性的定義,掌握判定方法,正確認(rèn)識單調(diào)函數(shù)與奇偶函數(shù)的圖象. 知識點(diǎn)一:函數(shù)單調(diào)性 (1)相關(guān)概念 增函數(shù):一般地,設(shè)函數(shù) 用數(shù)學(xué)符號表示: 減函數(shù):一般地,設(shè)函數(shù) 用數(shù)學(xué)符號表示:
單調(diào)性:如果函數(shù) 單調(diào)區(qū)間:函數(shù) (2)對于函數(shù)單調(diào)性的定義的理解,要注意以下三點(diǎn): ①單調(diào)性是與“區(qū)間”緊密相關(guān)的概念,一個函數(shù)在不同的區(qū)間上可以有不同的單調(diào)性; ②單調(diào)性是函數(shù)在某一區(qū)間上的“整體”性質(zhì),因此定義中的 ③由于定義都是充要性命題,因此由 知識點(diǎn)二:函數(shù)單調(diào)性的判定方法(常用的) (1) 定義法(基本法); ①取值:任取 ②作差: ③變形:通常是因式分解或配方; ④定號:即判斷差 ⑤下結(jié)論:即指出函數(shù) 例:判斷函數(shù) 變式訓(xùn)練:證明函數(shù) (2) 利用已知函數(shù)的單調(diào)性; 在研究函數(shù)的單調(diào)性時,常需要先將函數(shù)化簡,轉(zhuǎn)化為討論一些熟知的單調(diào)性,因此掌握并熟記一次函數(shù)、二次函數(shù)、冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)的單調(diào)性,將大大縮短我們的判斷過程. 如果函數(shù) ① ② ③
④ ⑤若 ⑥若 ⑦軸(與
(3) 利用函數(shù)的圖像; 函數(shù)y=|x2-2x-3|的單調(diào)增區(qū)間是________. 【解析】 y=|x2-2x-3|=|(x-1)2-4|, 作出該函數(shù)的圖像(如圖).
由圖像可知,其增區(qū)間為[-1,1]和[3,+∞). (4) 依據(jù)一些常用結(jié)論及復(fù)合函數(shù)單調(diào)性的判定方法; ①兩個增(減)函數(shù)的和仍為增(減)函數(shù); ②一個增(減)函數(shù)與一個減(增)函數(shù)的差是增(減)函數(shù); ③奇函數(shù)在對稱的兩個區(qū)間上有相同的單調(diào)性; ④偶函數(shù)在對稱的兩個區(qū)間上有相反的單調(diào)性; ⑤互為反函數(shù)的兩個函數(shù)有相同的單調(diào)性; ⑥如果 ⑦如果 對于復(fù)合函數(shù)的單調(diào)性,可概括為“同性則增,異性則減” 例:函數(shù) A. 知識點(diǎn)三:函數(shù)單調(diào)性的應(yīng)用 (1) 利用函數(shù)的單調(diào)性可以比較函數(shù)值的大?。?/span> 例:已知 (2) 利用函數(shù)的單調(diào)性求參數(shù)的取值范圍; 例:已知 變式訓(xùn)練:函數(shù)y=f(x)在R上為增函數(shù),且f(2m)>f(-m+9),則實(shí)數(shù)m的取值范圍是( ) A.(-∞,-3) B.(0,+∞) C.(3,+∞) D.(-∞,-3)∪(3,+∞) (3) 求某些函數(shù)的值域或最值; ①直接法:利用常見函數(shù)的值域來求 一次函數(shù)y=ax+b(a 反比例函數(shù) 二次函數(shù) 當(dāng)a>0時,值域?yàn)?/span>{ 當(dāng)a<0時,值域?yàn)?/span>{ ②配方法:轉(zhuǎn)化為二次函數(shù),利用二次函數(shù)的特征來求值;常轉(zhuǎn)化為型如: ③分式轉(zhuǎn)化法(或改為“分離常數(shù)法”) ④換元法:通過變量代換轉(zhuǎn)化為能求值域的函數(shù),化歸思想; ⑤三角有界法:轉(zhuǎn)化為只含正弦、余弦的函數(shù),運(yùn)用三角函數(shù)有界性來求值域; ⑥基本不等式法:轉(zhuǎn)化成型如: ⑦單調(diào)性法:函數(shù)為單調(diào)函數(shù),可根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性求值域。 ⑧數(shù)形結(jié)合:根據(jù)函數(shù)的幾何圖形,利用數(shù)型結(jié)合的方法來求值域。 例1.求下列函數(shù)的值域: (1) (4) (7) 解:(1)(配方法) ∴ 改題:求函數(shù) (利用函數(shù)的單調(diào)性)函數(shù) ∴當(dāng) ∴函數(shù) (2)求復(fù)合函數(shù)的值域: 設(shè) 又∵ ∴ ∴ (3)(法一)反函數(shù)法:
∴原函數(shù) (法二)分離變量法: ∵ ∴函數(shù) (4)換元法(代數(shù)換元法):設(shè) ∴原函數(shù)可化為 ∴原函數(shù)值域?yàn)?span style="position:relative;
top:5.0pt"> 注:總結(jié) 變形: (5)三角換元法: ∵ 則 ∵ ∴ ∴原函數(shù)的值域?yàn)?span style="position:relative;
top:5.0pt"> (6)數(shù)形結(jié)合法: ∴ (7)判別式法:∵ 由 ①當(dāng) ②當(dāng) ∴△ ∴ ∴原函數(shù)的值域?yàn)?span style="position:relative;
top:5.0pt"> (8) ∵ ∴ 當(dāng)且僅當(dāng) ∴ ∴原函數(shù)的值域?yàn)?span style="position:relative;
top:12.0pt"> (9)(法一)方程法:原函數(shù)可化為: ∴ ∴ ∴ ∴ ∴ ∴原函數(shù)的值域?yàn)?span style="position:relative;
top:12.0pt"> 點(diǎn)評:上面討論了用初等方法求函數(shù)值域的一些常見類型與方法,在現(xiàn)行的中學(xué)數(shù)學(xué)要求中,求值域要求不高,要求較高的是求函數(shù)的最大與最小值,在后面的復(fù)習(xí)中要作詳盡的討論。 案列探究 [例1]已知函數(shù)f(x)在(-1,1)上有定義,f( (1)f(x)為奇函數(shù);(2)f(x)在(-1,1)上單調(diào)遞減. 命題意圖:本題主要考查函數(shù)的奇偶性、單調(diào)性的判定以及運(yùn)算能力和邏輯推理能力.屬★★★★題目. 知識依托:奇偶性及單調(diào)性定義及判定、賦值法及轉(zhuǎn)化思想. 錯解分析:本題對思維能力要求較高,如果“賦值”不夠準(zhǔn)確,運(yùn)算技能不過關(guān),結(jié)果很難獲得. 技巧與方法:對于(1),獲得f(0)的值進(jìn)而取x=-y是解題關(guān)鍵;對于(2),判定 證明:(1)由f(x)+f(y)=f( (2)先證f(x)在(0,1)上單調(diào)遞減. 令0<x1<x2<1,則f(x2)-f(x1)=f(x2)-f(-x1)=f( ∵0<x1<x2<1,∴x2-x1>0,1-x1x2>0,∴ 又(x2-x1)-(1-x2x1)=(x2-1)(x1+1)<0 ∴x2-x1<1-x2x1, ∴0< 即f(x2)<f(x1). ∴f(x)在(0,1)上為減函數(shù),又f(x)為奇函數(shù)且f(0)=0. ∴f(x)在(-1,1)上為減函數(shù). [例2]設(shè)函數(shù)f(x)是定義在R上的偶函數(shù),并在區(qū)間(-∞,0)內(nèi)單調(diào)遞增,f(2a2+a+1)<f(3a2-2a+1).求a的取值范圍,并在該范圍內(nèi)求函數(shù)y=( 命題意圖:本題主要考查函數(shù)奇偶性、單調(diào)性的基本應(yīng)用以及對復(fù)合函數(shù)單調(diào)性的判定方法.本題屬于★★★★★級題目. 知識依托:逆向認(rèn)識奇偶性、單調(diào)性、指數(shù)函數(shù)的單調(diào)性及函數(shù)的值域問題. 錯解分析:逆向思維受阻、條件認(rèn)識不清晰、復(fù)合函數(shù)判定程序紊亂. 技巧與方法:本題屬于知識組合題類,關(guān)鍵在于讀題過程中對條件的思考與認(rèn)識,通過本題會解組合題類,掌握審題的一般技巧與方法. 解:設(shè)0<x1<x2,則-x2<-x1<0,∵f(x)在區(qū)間(-∞,0)內(nèi)單調(diào)遞增, ∴f(-x2)<f(-x1),∵f(x)為偶函數(shù),∴f(-x2)=f(x2),f(-x1)=f(x1), ∴f(x2)<f(x1).∴f(x)在(0,+∞)內(nèi)單調(diào)遞減.
由f(2a2+a+1)<f(3a2-2a+1)得:2a2+a+1>3a2-2a+1.解之,得0<a<3. 又a2-3a+1=(a- ∴函數(shù)y=( 結(jié)合0<a<3,得函數(shù)y=( 錦囊妙計 本難點(diǎn)所涉及的問題及解決方法主要有: (1)判斷函數(shù)的奇偶性與單調(diào)性 若為具體函數(shù),嚴(yán)格按照定義判斷,注意變換中的等價性. 若為抽象函數(shù),在依托定義的基礎(chǔ)上,用好賦值法,注意賦值的科學(xué)性、合理性. 同時,注意判斷與證明、討論三者的區(qū)別,針對所列的“磁場”及“訓(xùn)練”認(rèn)真體會,用好數(shù)與形的統(tǒng)一. 復(fù)合函數(shù)的奇偶性、單調(diào)性.問題的解決關(guān)鍵在于:既把握復(fù)合過程,又掌握基本函數(shù). (2)加強(qiáng)逆向思維、數(shù)形統(tǒng)一.正反結(jié)合解決基本應(yīng)用題目,下一節(jié)我們將展開研究奇偶性、單調(diào)性的應(yīng)用. 函數(shù)是高中數(shù)學(xué)的重要內(nèi)容,函數(shù)的單調(diào)性又是函數(shù)的重要性質(zhì)。在求解某些數(shù)學(xué)問題時,若能根據(jù)題目的結(jié)構(gòu)特征,構(gòu)造出一個適當(dāng)?shù)膯握{(diào)函數(shù),往往能化難為易,化繁為簡,獲得巧解和妙解。下面舉例說明。 一. 巧求代數(shù)式的值 例1. 已知 解:已知條件可化為 設(shè) 而 則有 所以 點(diǎn)評:本題關(guān)鍵是將條件轉(zhuǎn)化為 拓展練習(xí):已知方程 二. 妙解方程 例2. 解方程 解:易見x=2是方程的一個解 原方程可化為 而 在R上是減函數(shù), 因此 由此知:當(dāng) 當(dāng) 這說明 拓展訓(xùn)練:解方程 點(diǎn)評:解該類型題有兩大步驟:首先通過觀察找出其特解 三. 妙求函數(shù)的值域 例3. 求函數(shù) 解:令
因?yàn)?img width="63" height="17" src="http://userimage8.360doc.com/21/0128/22/72877561_2021012822463807328AJGGERI5ECBNU0VUO.jpg">,所以 而 所以 又 而 所以 四. 巧解不等式 例4. 解不等式 解:設(shè) 原不等式可化為 則 設(shè) 顯然 即 因此有 點(diǎn)評:解不等式其實(shí)質(zhì)是研究相應(yīng)函數(shù)的零點(diǎn),正負(fù)值問題。用函數(shù)觀點(diǎn)來處理此類問題,不僅可優(yōu)化解題過程,且能讓我們迅速獲得解題途徑。 拓展訓(xùn)練:解不等式 五. 巧證不等式 例5. 設(shè) 證明:當(dāng)m,n中至少有一個為0時,則有 設(shè) 因?yàn)?img width="94" height="24" src="http://userimage8.360doc.com/21/0128/22/72877561_202101282246390154G96QGRIQ7SWFTOA6LI.jpg">在 所以 從而
因此,原不等式成立(當(dāng)且僅當(dāng) 點(diǎn)評:原不等式等價于 本題可拓展:令 六. 巧解恒成立問題 例6. 已知函數(shù) 解:依題意, 對 整理為 設(shè) 而 則 所以 七. 巧建不等關(guān)系 例7. 給定拋物線 解:設(shè) 由
聯(lián)立(1)(2)(3)(4),解得 所以 所以 當(dāng) 令
所以 故 所以直線
八. 巧解數(shù)列問題 例8. 已知數(shù)列 (1)求數(shù)列 (2)設(shè)數(shù)列 解:(1)由 有 得 因此 (2)
設(shè)
所以 即 從而 即 所以當(dāng) 當(dāng) 1)兩個“同性”的函數(shù)的和或差的奇偶性不變; 復(fù)合函數(shù)的單調(diào)性:遵循同增,異減的原則;在復(fù)合函數(shù)F(x)=f(g(x))中,設(shè)y=f(u),u=g(x),則:當(dāng)f(x)單增,且g(x)單增時;或當(dāng)f(x)單減,且g(x)單減時,y單增;當(dāng)f(x)單增,且g(x)單減時;或f(x)單減,且g(x)單增時,y單減;復(fù)合函數(shù)的奇偶性:f,g有一個是偶函數(shù),F就是偶函數(shù),只有f,g都是奇函數(shù)的時候,F才是奇函數(shù)。 課后作業(yè) 難點(diǎn)訓(xùn)練 一、選擇題 1.(★★★★)下列函數(shù)中的奇函數(shù)是( ) A.f(x)=(x-1) C.f(x)= 2.(★★★★★)函數(shù)f(x)= A.關(guān)于x軸對稱 B.關(guān)于y軸對稱 C.關(guān)于原點(diǎn)對稱 D.關(guān)于直線x=1對稱 二、填空題 3.(★★★★)函數(shù)f(x)在R上為增函數(shù),則y=f(|x+1|)的一個單調(diào)遞減區(qū)間是_________. 4.(★★★★★)若函數(shù)f(x)=ax3+bx2+cx+d滿足f(0)=f(x1)=f(x2)=0
(0<x1<x2),且在[x2,+∞ 三、解答題 5.(★★★★)已知函數(shù)f(x)=ax+ (1)證明:函數(shù)f(x)在(-1,+∞)上為增函數(shù). (2)用反證法證明方程f(x)=0沒有負(fù)數(shù)根. 6.(★★★★★)求證函數(shù)f(x)= 7.(★★★★)設(shè)函數(shù)f(x)的定義域關(guān)于原點(diǎn)對稱且滿足: (i)f(x1-x2)= (ii)存在正常數(shù)a使f(a)=1.求證: (1)f(x)是奇函數(shù). (2)f(x)是周期函數(shù),且有一個周期是4a. 8.(★★★★★)已知函數(shù)f(x)的定義域?yàn)?/span>R,且對m、n∈R,恒有f(m+n)=f(m)+f(n)-1,且 f(- (1)求證:f(x)是單調(diào)遞增函數(shù); (2)試舉出具有這種性質(zhì)的一個函數(shù),并加以驗(yàn)證. 參考答案 難點(diǎn)訓(xùn)練 一、1.解析:f(-x)= 答案:C 2.解析:f(-x)=-f(x),f(x)是奇函數(shù),圖象關(guān)于原點(diǎn)對稱. 答案:C 二、3.解析:令t=|x+1|,則t在(-∞,-1 答案:(-∞,-1 4.解析:∵f(0)=f(x1)=f(x2)=0,∴f(0)=d=0.f(x)=ax(x-x1)(x-x2)=ax3-a(x1+x2)x2+ax1x2x, ∴b=-a(x1+x2),又f(x)在[x2,+∞ ∴b=-a(x1+x2)<0. 答案:(-∞,0) 三、5.證明:(1)設(shè)-1<x1<x2<+∞,則x2-x1>0, ∴ ∴ 于是f(x2)-f(x1)= ∴f(x)在(-1,+∞)上為遞增函數(shù). (2)證法一:設(shè)存在x0<0(x0≠-1)滿足f(x0)=0,則 證法二:設(shè)存在x0<0(x0≠-1)使f(x0)=0,若-1<x0<0,則 6.證明:∵x≠0,∴f(x)= 設(shè)1<x1<x2<+∞,則
∴f(x1)>f(x2),故函數(shù)f(x)在(1,+∞)上是減函數(shù).(本題也可用求導(dǎo)方法解決) 7.證明:(1)不妨令x=x1-x2,則f(-x)=f(x2-x1)= =-f(x1-x2)=-f(x).∴f(x)是奇函數(shù). (2)要證f(x+4a)=f(x),可先計算f(x+a),f(x+2a). ∵f(x+a)=f[x-(-a)]=
∴f(x+4a)=f[(x+2a)+2a]= 8.(1)證明:設(shè)x1<x2,則x2-x1- ∵f(x2)-f(x1)=f[(x2-x1)+x1]-f(x1)=f(x2-x1)+f(x1)-1-f(x1)=f(x2-x1)-1=f(x2-x1)+f(- ∴f(x)是單調(diào)遞增函數(shù). (2)解:f(x)=2x+1.驗(yàn)證過程略. |
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