答案:
的单调区间有[-2,-1],[-1,0],[0,1],[1,2];
在区间[-2,-1],[0,1]上是增函数,在区间[-1,0],[1,2]上是减函数.
的单调区间有[-
,-
],[-
,
],[
,
];
在区间[-
,-
],[
,
]上是减函数,在区间[-
,
]上是增函数.
说明:要了解函数在某一区间是否具有单调性,从图象上进行观察是一种常用而又较为粗略的方法,严格地说,它需要根据增(减)函数的定义进行证明,下面举例说明.
2判断函数
在R上是增函数还是减函数?并证明你的结论.
解:设
,
∈R,且
<
,
∵
-
=(-3
+2)-(-3
+2)=3(
-
),
又
<
,∴
-
>0,即
>
.
∴
在R上是减函数.
3判断函数
=
在(-
,0)上是增函数还是减函数并证明你的结论.
解:设
,
∈(-
,0),且
<
,
∵
-
=
-
=
=
,
由
,
∈(-
,0),得![]()
>0,
又由
<
,得
-
>0 ,于是
-
>0,即
>
.
∴
=
在(0,+
)上是减函数.
能否说函数
=
在(-
,+
)上是减函数?
答:不能. 因为
=0不属于
=
的定义域.
说明:通过观察图象,对函数是否具有某种性质,作出猜想,然后通过推理的办法,证明这种猜想的正确性,是发现和解决问题的一种常用数学方法.
4 ⑴ 判断函数
在R上的单调性,并说明理由.
⑵ 课本P60练习:4.
解:⑴设
,
∈R,且
<
,
则
-
=(k
+b)-(k
+b)=k(
-
).
若k>0,又
<
,∴
-
<0,即
<![]()
.∴
在R上是增函数.
若k<0,又
<
,∴
-
>0,即
>
.
∴
在R上是减函数.
⑵设
,
∈(0,+
),且
<
,
∵
-
=(
+1)-(
+1)=
-
=(
+
) (
-
)
∵0<
<
,∴
+
>0,
-
<0,
∴
-
<0,即
<
,
∴
=
+1在(0,+
)上是增函数.
例1 如图6是定义在闭区间[-5,5]上的函数
的图象,根据图象说出
的单调区间,以及在每一单调区间上,函数
是增函数还是减函数.
解:函数
的单调区间有[-5,-2),[-2,1),[1,3),[3,5],其中
在区间[-5,-2),[1,3)上是减函数,在区间[-2,1),[3,5]上是增函数.
说明:函数的单调性是对某个区间而言的,对于单独的一点,由于它的函数值是唯一确定的常数,因而没有增减变化,所以不存在单调性问题;另外,中学阶段研究的主要是连续函数或分段连续函数,对于闭区间上的连续函数来说,只要在开区间上单调,它在闭区间上也就单调,因此,在考虑它的单调区间时,包括不包括端点都可以;还要注意,对于在某些点上不连续的函数,单调区间不包括不连续点.
例2 证明函数
在R上是增函数.
证明:设
是R上的任意两个实数,且
<
,则
-
=(3
+2)-(3
+2)=3(
-
),
由
<
x,得
-
<0 ,于是
-
<0,即
<
.
∴
在R上是增函数.
例3 证明函数
在(0,+
)上是减函数.
证明:设
,
是(0,+
)上的任意两个实数,且
<
,
则
-
=
-
=
,
由
,
∈(0,+
),得![]()
>0,
又由
<
,得
-
>0 ,于是
-
>0,即
> ![]()
∴
在(0,+
)上是减函数.
例4.讨论函数
在(-2,2)内的单调性.
解:∵
,对称轴
∴若
,则
在(-2,2)内是增函数;
若
则
在(-2,a)内是减函数,在[a,2]内是增函数
若
,则
在(-2,2)内是减函数.
⒈ 增函数与减函数
定义:对于函数
的定义域I内某个区间上的任意两个自变量的值
,⑴若当
<
时,都有
<
,则说
在这个区间上是增函数(如图3);⑵若当
<
时,都有
>
,则说
在这个区间上是减函数(如图4).
说明:函数是增函数还是减函数,是对定义域内某个区间而言的.有的函数在一些区间上是增函数,而在另一些区间上不是增函数.例如函数
(图1),当
∈[0,+
)时是增函数,当
∈(-
,0)时是减函数.
⒉ 单调性与单调区间
若函数y=f(x)在某个区间是增函数或减函数,则就说函数
在这一区间具有(严格的)单调性,这一区间叫做函数
的单调区间.此时也说函数是这一区间上的单调函数.
在单调区间上,增函数的图象是上升的,减函数的图象是下降的.
说明:⑴函数的单调区间是其定义域的子集;
⑵应是该区间内任意的两个实数,忽略需要任意取值这个条件,就不能保证函数是增函数(或减函数),例如,图5中,在
那样的特定位置上,虽然使得
>
,但显然此图象表示的函数不是一个单调函数;
⑶除了严格单调函数外,还有不严格单调函数,它的定义类似上述的定义,只要将上述定义中的“
<
或
>
, ”改为“![]()
![]()
或![]()
![]()
,”即可;
⑷定义的内涵与外延:
内涵是用自变量的大小变化来刻划函数值的变化情况;
外延①一般规律:自变量的变化与函数值的变化一致时是单调递增,自变量的变化与函数值的变化相对时是单调递减.
②几何特征:在自变量取值区间上,若单调函数的图象上升,则为增函数,图象下降则为减函数.
⒈ 复习:我们在初中已经学习了函数图象的画法.为了研究函数的性质,我们按照列表、描点、连线等步骤先分别画函数
和
的图象.
的![]()
图象如图1,
的图象如图2.
⒉ 引入:从函数
的图象(图1)看到:
图象在
轴的右侧部分是上升的,也就是说,当
在区间[0,+
)上取值时,随着
的增大,相应的
值也随着增大,即如果取
∈[0,+
),得到
=
,
=
,那么当
<
时,有
<
.
这时我们就说函数
=
=
在[0,+
)上是增函数.
图象在
轴的左侧部分是下降的,也就是说,
当
在区间(-
,0)上取值时,随着
的增大,
相应的
值反而随着减小,即如果取
∈(-
,0),得到
=
,
=
,那么当
<
时,有
>
.
这时我们就说函数
=
=
在(-
,0)上是减函数.
函数的这两个性质,就是今天我们要学习讨论的.
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