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文档介绍
【数学】2021届一轮复习人教A版单调性与最值学案
1.函数的单调性 (1)单调函数的定义 增函数 减函数 定义 一般地,设函数f(x)的定义域为I,如果对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值x1,x2 当x1<x2时,都有f(x1)<f(x2),那么就说函数f(x)在区间D上是增函数 当x1<x2时,都有f(x1)>f(x2),那么就说函数f(x)在区间D上是减函数 图象 描述 自左向右看图象是上升的, 自左向右看图象是下降的 (2)函数单调性的两种等价形式 设任意x1,x2∈[a,b]且x1<x2,那么 ①>0⇔f(x)在[a,b]上是增函数;<0⇔f(x)在[a,b]上是减函数. ②(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]>0⇔f(x)在[a,b]上是增函数;(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]<0⇔f(x)在[a,b]上是减函数. 对于给出具体解析式的函数,证明或判断其在某区间上的单调性有两种方法: (1)可以利用定义(基本步骤为取值、作差或作商、变形、定号、下结论)求解; (2)可导函数则可以利用导数解之. (3)单调区间的定义 如果函数y=f(x)在区间D上是增函数或减函数,那么就说函数y=f(x)在这一区间具有(严格的)单调性,区间D叫做函数y=f(x)的单调区间. 求函数单调区间的2个注意点 (1)单调区间是定义域的子集,故求单调区间应树立“定义域优先”的原则. (2)单调区间只能用区间表示,不能用集合或不等式表示. 2.函数的最值 前提 设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数M满足 条件 (1)对于任意x∈I,都有f(x)≤M; (2)存在x0∈I,使得f(x0)=M (1)对于任意x∈I,都有f(x)≥M; (2)存在x0∈I,使得f(x0)=M 结论 M为最大值 M为最小值 考点一 函数单调性的判断与单调区间的求法 自主探究 基础送分考点——自主练透 [题组练通] 1.(2018·高考全国卷Ⅱ)函数f(x)=ln(x2-2x-8)的单调递增区间是( ) A.(-∞,-2) B.(-∞,1) C.(1,+∞) D.(4,+∞) 解析:(复合法)由x2-2x-8>0,得x>4或x<-2.因此,函数f(x)=ln(x2-2x-8)的定义域是(-∞,-2)∪(4,+∞).注意到函数y=x2-2x-8在(4,+∞)上单调递增,由复合函数的单调性知,f(x)=ln(x2-2x-8)的单调递增区间是(4,+∞). 答案:D 2.设函数f(x)的定义域为D,如果存在正实数k,使对任意x∈D,都有x+k∈D,且f(x+k)>f(x)恒成立,则称函数f(x)为D上的“k型增函数”.已知f(x)是定义在R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=|x-a|-2a,若f(x)为R上的“2 014型增函数”,则实数a的取值范围是________. 解析:(图象法)由题意得,当x>0时,f(x)= ①当a≥0时,函数f(x)的图象如图①所示,考虑极大值f(-a)=2a,令x-3a=2a,得x=5a. 所以只需满足5a-(-a)=6a<2 014,即0≤a<. ②当a<0时,函数f(x)的图象如图②所示,且f(x)为增函数. 因为x+2 014>x,所以满足f(x+2 014)>f(x). 综上可知,实数a的取值范围是a<. 答案: 3.已知函数f(x)=ln x+mx2(m∈R),求函数f(x)的单调区间. 解析:(导数法)依题意,知f(x)的定义域为(0,+∞). 对f(x)求导,得f′(x)=+2mx=. 当m≥0时,f′(x)>0,f(x)在(0,+∞)上单调递增. 当m<0时,令f′(x)=0,得x=. 当x∈时,f′(x)>0, 所以f(x)在上单调递增; 当x∈时,f′(x)<0, 所以f(x)在上单调递减. 函数单调性的判断方法 方法 解读 适合题型 定义 法 具体的方法步骤为: 取值、作差、变形、定号、下结论 适用于所有函数,特别是抽象函数 复合 法 复合函数单调性的判断法则:“同增异减”,即对于y=f(g(x))型的复合函数,令t=g(x) 形如y=f(g(x))的复合函数 ,则可以把它看成由y=f(t)和t=g(x)复合而成的,若它们的单调性相同,则复合后的函数为增函数;若它们的单调性相反,则复合后的函数为减函数 导数 法 具体方法为:(1)求出函数f(x)的定义域;(2)对函数f(x)求导得到导函数f′(x),解不等式f′(x)>0,函数f(x)在此不等式对应的区间上为增函数;函数f(x)在不等式f′(x)<0对应的区间上为减函数 适用于可求导的函数 图象法 方法步骤为:先求出函数f(x)的定义域,然后在定义域内作出相应的图象,根据图形中的单调性写出相应的单调区间 适用于初等函数,易于作出图象的函数 考点二 函数单调性的应用 多维探究 题点多变考点——多角探明 [锁定考向] 高考对函数单调性的考查多以选择题、填空题的形式出现,有时也应用于解答题某一问中. 常见的命题角度有:(1)求函数的值域或最值;(2)比较两个函数值或两个自变量的大小;(3)解函数不等式;(4)利用单调性求参数的取值范围或值. 角度一 求函数的值域或最值 1.(2018·合肥模拟)已知函数f(x)=(x2-2x)·sin(x-1)+x+1在[-1,3]上的最大值为M,最小值为m,则M+m=( ) A.4 B.2 C.1 D.0 解析:设t=x-1,则f(x)=(x2-2x)sin(x-1)+x+1=(t2-1)sin t+t+2,t∈[-2,2].记g(t)=(t2-1)sin t+t+2,则函数y=g(t)-2=(t2-1)sin t+t是奇函数.由已知得y=g(t)-2的最大值为M-2,最小值为m-2,所以M-2+(m-2)=0,即M+m=4.故选A. 答案:A 角度二 比较函数值或自变量大小 2.已知a>b>0,则下列命题成立的是( ) A.sin a>sin b B.log2a<log2b D.a<b 解析:函数y=sin x在(0,+∞)上不是单调函数,所以不能判断出sin a与sin b 的大小;函数y=log2x在(0,+∞)上单调递增,结合a>b>0可得log2a>log2b;函数y=在(0,+∞)上单调递增,结合a>b>0可得;函数y=x是单调递减函数,所以a<b.故选D. 答案:D 角度三 求解函数不等式 3.已知函数f(x)=函数g(x)=|f(x)|-1.若g(2-a2)>g(a),则实数a的取值范围是( ) A.(-2,1) B.(-∞,-2)∪(2,+∞) C.(-2,2) D.(-∞,-2)∪(-1,1)∪(2,+∞) 解析:由题可知,f(x)为单调递增的奇函数,则g(x)为偶函数且在[0,+∞)上单调递增.因为g(2-a2)>g(a),所以|2-a2|>|a|,即(2-a2)2>a2,解得a<-2或-1<a<1或a>2,即实数a的取值范围是(-∞,-2)∪(-1,1)∪(2,+∞).故选D. 答案:D 角度四 利用单调性求参数的取值范围 4.已知函数f(x)=满足对任意x1≠x2,都有<0成立,则实数a的取值范围是( ) A. B.(1,2] C.(1,3) D. 解析:由<0,得f(x)在定义域上是减函数,所以解得0<a≤,所以a∈.故选A. 答案:A 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)利用单调性求参数 视参数为已知数,依据函数的图象或单调性定义,确定函数的单调区间,与已知单调区间比较求参数. (4)求函数最值(四种常用方法) 单调性法:先确定函数的单调性,再由单调性求最值.图象法:先作出函数的图象,再观察其最高点、最低点,求出最值.基本不等式法:先对解析式变形,使之具备“一正二定三相等”的条件后用基本不等式求出最值.导数法:先求导,然后求出在给定区间上的极值,最后结合端点值,求出最值. [即时应用] 1.(2018·福州模拟)已知函数f(x)的图象向左平移1个单位后关于y轴对称,当x2>x1>1时,[f(x2)-f(x1)]·(x2-x1)<0恒成立,设a=f,b=f(2),c=f(3),则a,b,c的大小关系为( ) A.c>a>b B.c>b>a C.a>c>b D.b>a>c 解析:根据已知可得函数f(x)的图象关于直线x=1对称,且在(1,+∞)上是减函数.因为a=f=f,且2<<3,所以b>a>c. 答案:D 2.已知函数f(x)=x2-2ax-3在区间[1,2]上具有单调性,则实数a的取值范围为________. 解析:函数f(x)=x2-2ax-3的图象开口向上,对称轴为直线x=a,画出草图如图所示. 由图象可知,函数在(-∞,a]和[a,+∞)上都具有单调性,因此要使函数f(x)在区间[1,2]上具有单调性,只需a≤1或a≥2,从而a∈(-∞,1]∪[2,+∞). 答案:(-∞,1]∪[2,+∞) A组——基础对点练 1.下列四个函数中,在(0,+∞)上为增函数的是( ) A.f(x)=3-x B.f(x)=x2-3x C.f(x)=- D.f(x)=-|x| 解析:当x>0时,f(x)=3-x为减函数; 当x∈时,f(x)=x2-3x为减函数, 当x∈时,f(x)=x2-3x为增函数; 当x∈(0,+∞)时,f(x)=-为增函数; 当x∈(0,+∞)时,f(x)=-|x|为减函数.故选C. 答案:C 2.下列函数中,定义域是R且为增函数的是( ) A.y=e-x B.y=x3 C.y=ln x D.y=|x| 解析:因为对数函数y=ln x的定义域不是R,故首先排除选项C;因为指数函数y=e-x,即y=x,在定义域内单调递减,故排除选项A;对于函数y=|x|,当x∈(-∞,0)时,函数变为y=-x,在其定义域内单调递减,因此排除选项D;而函数y=x3在定义域R上为增函数.故选B. 答案:B 3.(2018·长春市模拟)已知函数f(x)=则函数f(x)的值域为( ) A.[-1,+∞) B.(-1,+∞) C.[-,+∞) D.R 解析:当x<-1时,f(x)=x2-2∈(-1,+∞);当x≥-1时,f(x)=2x-1∈[-,+∞),综上可知,函数f(x)的值域为(-1,+∞).故选B. 答案:B 4.设f(x)=x-sin x,则f(x)( ) A.既是奇函数又是减函数 B.既是奇函数又是增函数 C.是有零点的减函数 D.是没有零点的奇函数 解析:∵f(-x)=-x-sin(-x)=-(x-sin x)=-f(x),∴f(x)为奇函数.又f′(x)=1-cos x≥0, ∴f(x)单调递增,选B. 答案:B 5.已知函数f(x)=则下列结论正确的是( ) A.f(x)是偶函数 B.f(x)是增函数 C.f(x)是周期函数 D.f(x)的值域为[-1,+∞) 解析:因为f(π)=π2+1,f(-π)=-1,所以f(-π)≠f(π),所以函数f(x)不是偶函数,排除A;因为函数f(x)在(-2π,-π)上单调递减,排除B;函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,所以函数f(x)不是周期函数,排除C;因为x>0时,f(x)>1,x≤0时,-1≤f(x)≤1,所以函数f(x)的值域为[-1,+∞),故选D. 答案:D 6.设a>0且a≠1,则“函数f(x)=ax在R上是减函数”是“函数g(x)=(2-a)x3在R上是增函数”的( ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件 解析:若函数f(x)=ax在R上为减函数,则有0<a<1;若函数g(x)=(2-a)x3在R上为增函数,则有2-a>0,即a<2,所以“函数f(x)=ax在R上是减函数”是“函数g(x)=(2-a)x3在R上是增函数”的充分不必要条件,选A. 答案:A 7.函数f(x)=,(a>0且a≠1)是R上的减函数,则a的取值范围是( ) A.(0,1) B. C. D. 解析:∵,∴≤a<1. 答案:B 8.下列函数中,在区间(0,+∞)上为增函数的是( ) A.y= B.y=(x-1)2 C.y=2-x D.y=log0.5(x+1) 解析:A项,y=为(-1,+∞)上的增函数,故在(0,+∞)上递增;B项,y=(x-1)2在(-∞,1)上递减,在(1,+∞)上递增;C项,y=2-x=x为R上的减函数;D项,y=log0.5(x+1)为(-1,+∞)上的减函数.故选A. 答案:A 9.已知f(x)是偶函数,当x>0时,f(x)单调递减,设a=-21.2,b=-0.8,c=2log5 2,则f(a),f(b),f(c)的大小关系为( ) A.f(c)查看更多