1、1函数的单调性(1)单调函数的定义增函数减函数 定义在函数 f(x)的定义域内的一个区间 A 上,如果对于任意两数 x1,x2A 当 x1x2 时,都有 f(x1)f(x2),那么,就称函数 f(x)在区间A 上是增加的当 x1f(x2),那么,就称函数 f(x)在区间 A 上是减少的 图像描述自左向右看图像是上升的自左向右看图像是下降的(2)单调区间的定义如果函数 yf(x)在区间 A 上是增加的或是减少的,那么就称 A 为单调区间2函数的最值前提函数 yf(x)的定义域为 D 条件(1)存在 x0D,使得 f(x0)M;(2)对于任意 xD,都有 f(x)M.(3)存在 x0D,使得 f(
2、x0)M;(4)对于任意 xD,都有 f(x)M.结论M 为最大值M 为最小值【知识拓展】函数单调性的常用结论(1)对任意 x1,x2D(x1x2),fx1fx2x1x20f(x)在 D 上是增加的,fx1fx2x1x20)的增区间为(,a和 a,),减区间为 a,0)和(0,a(3)在区间 D 上,两个增函数的和仍是增函数,两个减函数的和仍是减函数(4)函数 f(g(x)的单调性与函数 yf(u)和 ug(x)的单调性的关系是“同增异减”【思考辨析】判断下列结论是否正确(请在括号中打“”或“”)(1)若定义在 R 上的函数 f(x),有 f(1)0 时,由题意得 2a1(a1)2,即 a2;
3、当 a0)的单调增区间为_答案(0,)解析 函数的对称轴为 x1,又 x0,所以函数 f(x)的单调增区间为(0,)4(教材改编)已知函数 f(x)x22ax3 在区间1,2上是增函数,则实数 a 的取值范围为_答案(,1解析 函数 f(x)x22ax3 的图像开口向上,对称轴为直线 xa,画出草图如图所示由图像可知函数 f(x)的单调递增区间是a,),由1,2a,),可得 a1.5(教材改编)已知函数 f(x)2x1,x2,6,则 f(x)的最大值为_,最小值为_答案 2 25解析 可判断函数 f(x)2x1在2,6上是减少的,所以 f(x)maxf(2)2,f(x)minf(6)25.题型
4、一 确定函数的单调性(区间)命题点 1 给出具体解析式的函数的单调性例 1(1)函数 f(x)log 12(x24)的单调递增区间是()A(0,)B(,0)C(2,)D(,2)(2)yx22|x|3 的单调递增区间为_答案(1)D(2)(,1,0,1解析(1)因为 ylog 12t,t0 在定义域上是减少的,所以求原函数的单调递增区间,即求函数tx24 的单调递减区间,结合函数的定义域,可知所求区间为(,2)(2)由题意知,当 x0 时,yx22x3(x1)24;当 x0),用定义法判断函数 f(x)在(1,1)上的单调性解 设1x1x21,则 f(x1)f(x2)ax1x211 ax2x22
5、1ax1x22ax1ax2x21ax2x211x221ax2x1x1x21x211x2211x1x20,x1x210,(x211)(x221)0.又a0,f(x1)f(x2)0,函数 f(x)在(1,1)上是减少的引申探究如何用导数法求解例 2?解 f(x)ax21ax2xx212ax21x212,a0,f(x)0 在(1,1)上恒成立,故函数 f(x)在(1,1)上是减少的思维升华 确定函数单调性的方法:(1)定义法和导数法,证明函数单调性只能用定义法和导数法;(2)复合函数法,复合函数单调性的规律是“同增异减”;(3)图像法,图像不连续的单调区间不能用“”连接(1)已知函数 f(x)x22
6、x3,则该函数的单调递增区间为()A(,1 B3,)C(,1 D1,)(2)函数 f(x)(3x2)ex 的单调递增区间是()A(,0)B(0,)C(3,1)D(,3)和(1,)答案(1)B(2)C解析(1)设 tx22x3,则 t0,即 x22x30,解得 x1 或 x3.所以函数的定义域为(,13,)因为函数 tx22x3 的图像的对称轴为 x1,所以函数 t 在(,1上是减少的,在3,)上是增加的所以函数 f(x)的单调递增区间为3,)(2)f(x)2xexex(3x2)ex(x22x3)ex(x3)(x1)当3x0,所以函数 y(3x2)ex 的单调递增区间是(3,1),故选 C.题型
7、二 函数的最值例 3(1)函数 f(x)1x,x1,x22,x1的最大值为_答案 2解析 当 x1 时,函数 f(x)1x为减函数,所以 f(x)在 x1 处取得最大值,为 f(1)1;当 x0 恒成立,试求实数 a 的取值范围解 当 a12时,f(x)x 12x2,又 x1,),所以 f(x)1 12x20,即 f(x)在1,)上是增函数,所以 f(x)minf(1)1 121272.f(x)xax2,x1,)()当 a0 时,f(x)在1,)内为增函数最小值为 f(1)a3.要使 f(x)0 在 x1,)上恒成立,只需 a30,所以3a0.()当 00,a3,所以 01)的最小值为_答案(
8、1)1(2)8解析(1)易知函数 yx x1在1,)上为增函数,x1 时,ymin1.(本题也可用换元法求解)(2)方法一(基本不等式法)f(x)x28x1 x122x19x1(x1)9x122x1 9x128,当且仅当 x1 9x1,即 x4 时,f(x)min8.方法二(导数法)f(x)x4x2x12,令 f(x)0,得 x4 或 x2(舍去)当 1x4 时,f(x)4 时,f(x)0,f(x)在(4,)上是增加的,所以 f(x)在 x4 处取到极小值也是最小值,即 f(x)minf(4)8.题型三 函数单调性的应用命题点 1 比较大小例 4 已知函数 f(x)的图像向左平移 1 个单位后
9、关于 y 轴对称,当 x2x11 时,f(x2)f(x1)(x2x1)abBcbaCacbDbac答案 D解析 根据已知可得函数 f(x)的图像关于直线 x1 对称,且在(1,)上是减函数,因为 af(12)f(52),且 252ac.命题点 2 解函数不等式例 5(2016珠海模拟)定义在 R 上的奇函数 yf(x)在(0,)上是增加的,且 f(12)0,则满足 f(log 19x)0 的 x 的集合为_答案 x|0 x13或 10,得 log 19x12,或12log 19x0,解得 0 x13或 1x14Ba14C14a0D14a0(2)已知 f(x)2ax1,x0 成立,那么 a 的取
10、值范围是_答案(1)D(2)32,2)解析(1)当 a0 时,f(x)2x3,在定义域 R 上是增加的,故在(,4)上是增加的;当 a0 时,二次函数 f(x)的对称轴为 x1a,因为 f(x)在(,4)上是增加的,所以 a0,且1a4,解得14a0,a1,2a11a,解得32a2,所以 a 的取值范围是32,2)思维升华 函数单调性应用问题的常见类型及解题策略(1)比较大小比较函数值的大小,应将自变量转化到同一个单调区间内,然后利用函数的单调性解决(2)解不等式在求解与抽象函数有关的不等式时,往往是利用函数的单调性将“f”符号脱掉,使其转化为具体的不等式求解此时应特别注意函数的定义域(3)利
11、用单调性求参数视参数为已知数,依据函数的图像或单调性定义,确定函数的单调区间,与已知单调区间比较求参数;需注意若函数在区间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;分段函数的单调性,除注意各段的单调性外,还要注意衔接点的取值(1)(2016太原模拟)已知函数 f(x)x(ex1ex),若 f(x1)x2Bx1x20Cx1x2Dx210 时,f(x)0,f(x)在0,)上为增函数,由 f(x1)f(x2),得 f(|x1|)f(|x2|),|x1|x2|,x21x22.(2)由于 ylog3(x2)的定义域为(2,),且为增函数,故函数 ylog3(x2)在(3,)上是增函数又函
12、数 y2xkx2 2x24kx224kx2,因其在(3,)上是增函数,故 4k0,得 k0 时,恒有 f(x)1.(1)求证:f(x)在 R 上是增函数;(2)若 f(3)4,解不等式 f(a2a5)2.思维点拨(1)对于抽象函数的单调性的证明,只能用定义应该构造出 f(x2)f(x1)并与 0 比较大小(2)将函数不等式中的抽象函数符号“f”运用单调性“去掉”是本题的切入点要构造出f(M)f(N)的形式规范解答(1)证明 设 x1,x2R 且 x10,当 x0 时,f(x)1,f(x2x1)1.2 分f(x2)f(x2x1)x1f(x2x1)f(x1)1,4 分f(x2)f(x1)f(x2x
13、1)10f(x1)f(x2),f(x)在 R 上为增函数6 分(2)解 m,nR,不妨设 mn1,f(11)f(1)f(1)1f(2)2f(1)1,8 分f(3)4f(21)4f(2)f(1)143f(1)24,f(1)2,f(a2a5)2f(1),10 分f(x)在 R 上为增函数,a2a513a2,即 a(3,2)12 分解函数不等式问题的一般步骤:第一步:(定性)确定函数 f(x)在给定区间上的单调性;第二步:(转化)将函数不等式转化为 f(M)0 且 a10,即 a1.4已知 f(x)ax,x1,4a2x2,x1是 R 上的单调递增函数,则实数 a 的取值范围是()A(1,)B4,8)
14、C(4,8)D(1,8)答案 B解析 由已知可得a1,4a20,a4a22,解得 4a8.5(2016兰州模拟)已知函数 f(x)是定义在区间0,)上的函数,且在该区间上是增加的,则满足 f(2x1)f(13)的 x 的取值范围是()A(13,23)B13,23)C(12,23)D12,23)答案 D解析 由已知,得2x10,2x113,即12x23.6(2016江西吉安一中高一期中)用 mina,b表示 a,b 两个数中的最小值,设 f(x)minx2,x4,则 f(x)的最大值为()A2B3C4D6答案 B解析 由题意知 f(x)x4,x0,0,x0,1,x1,0,x1,x2,x1,函数的
15、图像如图所示,其递减区间为0,1)9若函数 f(x)|2xa|的单调递增区间是3,),则 a_.答案 6解析 f(x)|2xa|2xa,xa2,2xa,x0 且 a1,设函数 f(x)x2,x3,2logax,x3 的最大值为 1,则 a的取值范围为_答案 13,1)解析 f(x)在(,3上是增函数,则 f(x)max1.f(x)在 R 上的最大值为 1,0a1,且 2loga31,解得13a0,x0)(1)求证:f(x)在(0,)上是增函数;(2)若 f(x)在12,2上的值域是12,2,求 a 的值(1)证明 任取 x1x20,则 f(x1)f(x2)1a1x11a1x2x1x2x1x2,
16、x1x20,x1x20,x1x20,f(x1)f(x2)0,即 f(x1)f(x2),f(x)在(0,)上是增函数(2)解 由(1)可知,f(x)在12,2上为增函数,f(12)1a212,f(2)1a122,解得 a25.12已知 f(x)是定义在(0,)上的减函数,且满足 f(x)f(y)f(xy)(1)求证:f(x)f(y)f(xy);(2)若 f(4)4,解不等式 f(x)f(1x12)12.(1)证明 由条件 f(x)f(y)f(xy)可得 f(xy)f(y)f(xyy)f(x),所以 f(x)f(y)f(xy)(2)解 f(4)4,所以 f(4)f(4)f(16)8,f(4)f(1
17、6)f(64)12.由(1)可得 f(x)f(1x12)f(x(x12),又 f(x)是定义在(0,)上的减函数,x0,1x120 x12,由 f(x)f(1x12)12,即 f(x(x12)f(64),所以 x(x12)64.所以 x212x64(x16)(x4)0,得4x16,又 x12,所以 x(12,16故原不等式的解集为x|120,试确定 a 的取值范围解(1)由 xax20,得x22xax0,当 a1 时,x22xa0 恒成立,定义域为(0,);当 a1 时,定义域为x|x0 且 x1;当 0a1 时,定义域为x|0 x1 1a(2)设 g(x)xax2,当 a(1,4),x2,)时,g(x)1ax2x2ax2 0 恒成立,所以 g(x)xax2 在2,)上是增函数所以 f(x)lgxax2 在2,)上是增函数所以 f(x)lgxax2 在2,)上的最小值为 f(2)lga2.(3)对任意 x2,)恒有 f(x)0,即 xax21 对 x2,)恒成立所以 a3xx2,令 h(x)3xx2,而 h(x)3xx2x32294在2,)上是减函数,所以 h(x)maxh(2)2,所以 a2.