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- 2021-06-11 发布
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第
2
节 导数与函数的单调性
考试要求
1.
了解函数的单调性与导数的关系;
2.
能利用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间
.
知
识
梳
理
1
.
函数的单调性与导数的关系
已知函数
f
(
x
)
在某个区间内可导,
(1)
如果
f
′(
x
)
>
0
,那么函数
y
=
f
(
x
)
在这个区间内
_________
;
(2)
如果
f
′(
x
)
<
0
,那么函数
y
=
f
(
x
)
在这个区间内
_________
.
单调递增
单调递减
2
.
利用导数求函数单调区间的基本步骤是:
(1)
确定函数
f
(
x
)
的定义域;
(2)
求导数
f
′(
x
)
;
(3)
由
f
′(
x
)
>
0(
或<
0)
解出相应的
x
的取值范围
.
当
f
′(
x
)
>
0
时,
f
(
x
)
在相应的区间内是单调递增函数;当
f
′(
x
)
<
0
时,
f
(
x
)
在相应的区间内是单调递减函数
.
一般需要通过列表,写出函数的单调区间
.
3
.
已知单调性求解参数范围的步骤为:
(1)
对含参数的函数
f
(
x
)
求导,得到
f
′(
x
)
;
(2)
若函数
f
(
x
)
在
[
a
,
b
]
上单调递增,则
f
′(
x
)
≥
0
恒成立;若函数
f
(
x
)
在
[
a
,
b
]
上单调递减,则
f
′(
x
)
≤
0
恒成立,得到关于参数的不等式,解出参数范围;
(3)
验证参数范围中取等号时,是否恒有
f
′(
x
)
=
0.
若
f
′(
x
)
=
0
恒成立,则函数
f
(
x
)
在
(
a
,
b
)
上为常数函数,舍去此参数值
.
[
常用结论与易错提醒
]
(1)
解决一次、二次函数的单调性问题不必用导数
.
(2)
有些初等函数
(
如
f
(
x
)
=
x
3
+
x
)
的单调性问题也不必用导数
.
(3)
根据单调性求参数常用导数不等式
f
′(
x
)
≥
0
或
f
′(
x
)
≤
0
求解,注意检验等号
.
(4)
注意函数、导函数的定义域
.
诊
断
自
测
1.
判断下列说法的正误
.
(1)
若可导函数
f
(
x
)
在
(
a
,
b
)
内单调递增,那么一定有
f
′(
x
)>0.(
)
(2)
如果函数
f
(
x
)
在某个区间内恒有
f
′(
x
)
=
0
,则
f
(
x
)
在此区间内没有单调性
.(
)
(3)
f
′(
x
)>0
是
f
(
x
)
为增函数的充要条件
.(
)
解析
(1)
f
(
x
)
在
(
a
,
b
)
内单调递增,则有
f
′(
x
)
≥
0.
(3)
f
′(
x
)>0
是
f
(
x
)
为增函数的充分不必要条件
.
答案
(1)
×
(2)
√
(3)
×
2.
函数
f
(
x
)
=
e
x
-
x
的单调递增区间是
(
)
A.(
-
∞
,
1] B.[1
,+
∞
)
C.(
-
∞
,
0] D.(0
,+
∞
)
解析
令
f
′(
x
)
=
e
x
-
1>0
得
x
>0
,所以
f
(
x
)
的递增区间为
(0
,+
∞
).
答案
D
3.
(2020·
浙江
“
超级全能生
”
联考
)
已知函数
y
=
f
(
x
)
的导函数
y
=
f
′(
x
)
的图象如图所示,则函数
y
=
f
(
x
)
的图象可以是
(
)
解析
根据导函数的正负与原函数的单调性的关系,结合导函数
f
′(
x
)
的图象可知,原函数
f
(
x
)
先单调递增,再单调递减,最后缓慢单调递增,选项
C
符合题意,故选
C.
答案
C
答案
(1
,+
∞
)
(
-
∞
,
0)
和
(0
,
1)
6.
(2019·
北京卷
)
设函数
f
(
x
)
=
e
x
+
a
e
-
x
(
a
为常数
).
若
f
(
x
)
为奇函数,则
a
=
________
;若
f
(
x
)
是
R
上的增函数,则
a
的取值范围是
________.
答案 -
1
(
-
∞
,
0]
考点一 求不含参数的函数的单调性
令
f
′(
x
)
=
0
,解得
x
=
0
,
x
=-
1
或
x
=-
4.
当
x
<
-
4
时,
f
′(
x
)<0
,故
f
(
x
)
为减函数;
当-
4<
x
<
-
1
时,
f
′(
x
)>0
,故
f
(
x
)
为增函数;
当-
1<
x
<0
时,
f
′(
x
)<0
,故
f
(
x
)
为减函数;
当
x
>0
时,
f
′(
x
)>0
,故
f
(
x
)
为增函数
.
综上知,
f
(
x
)
在
(
-
∞
,-
4)
和
(
-
1
,
0)
内为减函数,在
(
-
4
,-
1)
和
(0
,+
∞
)
内为增函数
.
规律方法
确定函数单调区间的步骤:
(1)
确定函数
f
(
x
)
的定义域;
(2)
求
f
′(
x
)
;
(3)
解不等式
f
′(
x
)>0
,解集在定义域内的部分为单调递增区间;
(4)
解不等式
f
′(
x
)<0
,解集在定义域内的部分为单调递减区间
.
答案
(1)B
(2)C
考点二 求含参函数的单调性
(2)
函数
f
(
x
)
的定义域为
(0
,+
∞
).
当
a
≥
0
时,
f
′(
x
)
>
0
,函数
f
(
x
)
在
(0
,+
∞
)
上单调递增
.
当
a
<
0
时,令
g
(
x
)
=
ax
2
+
(2
a
+
2)
x
+
a
,
由于
Δ
=
(2
a
+
2)
2
-
4
a
2
=
4(2
a
+
1).
所以
x
∈
(0
,
x
1
)
时,
g
(
x
)
<
0
,
f
′(
x
)
<
0
,函数
f
(
x
)
单调递减;
x
∈
(
x
1
,
x
2
)
时,
g
(
x
)
>
0
,
f
′(
x
)
>
0
,函数
f
(
x
)
单调递增;
x
∈
(
x
2
,+
∞
)
时,
g
(
x
)
<
0
,
f
′(
x
)
<
0
,函数
f
(
x
)
单调递减
.
综上可得:
当
a
≥
0
时,函数
f
(
x
)
在
(0
,+
∞
)
上单调递增;
规律方法
利用导数研究函数的单调性的关键在于准确判定导数的符号,当
f
(
x
)
含参数时,需依据参数取值对不等式解集的影响进行分类讨论
.
分类讨论时,要做到不重不漏
.
【训练
2
】
(1)
已知函数
f
(
x
)
=
ax
+
ln
x
(
a
<
0)
,则
f
(
x
)
的单调递增区间是
__________
;单调递减区间是
__________.
(2)
已知
a
为实数,函数
f
(
x
)
=
x
2
-
2
a
ln
x
.
求函数
f
(
x
)
的单调区间
.
考点三 利用函数的单调性求参数
规律方法
利用单调性求参数的两类热点问题的处理方法
(1)
函数
f
(
x
)
在区间
D
上存在递增
(
减
)
区间
.
方法一:转化为
“
f
′(
x
)>0(<0)
在区间
D
上有解
”
;
方法二:转化为
“
存在区间
D
的一个子区间使
f
′(
x
)>0(<0)
成立
”.
(2)
函数
f
(
x
)
在区间
D
上递增
(
减
).
方法一:转化为
“
f
′(
x
)
≥
0(
≤
0)
在区间
D
上恒成立
”
问题;
方法二:转化为
“
区间
D
是函数
f
(
x
)
的单调递增
(
减
)
区间的子集
”.
答案
(1)
-
3
(2)(
-
∞
,-
1]
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