函数单调性与最值 教师版

时间:2025-03-07

教学过程

一、复习预习

教师引导学生复习上节内容,并引入本节课程内容

二、知识讲解

考点/易错点1 函数的单调性 (1)单调函数的定义

若函数f(x)在区间D上是增函数或减函数,则称函数f(x)在这一区间上具有(严格的)单调性,区间D叫做f(x)的单调区间. 考点/易错点2 函 数的最值

三、例题精析

【例题1】

2

y log(x 3x 2)的单调区间; 0.7 【题干】(1)求函数

22

f(x) 8 2x x,g(x) f(2 x)试确定g(x)的单调区间和单调性.(2)已知若

【解析】(1)单调增区间为:(2, ),单调减区间为( ,1),

222

g(x) 8 2(2 x) (2 x) x4 2x2 8, (2)

g (x) 4x3 4x,

令 g (x) 0,得x 1或0 x 1, 令 g (x) 0,x 1或 1 x 0

∴单调增区间为( , 1),(0,1);单调减区间为(1, ),( 1,0). 【例题2】

a

f(x) log9(x 8 )

x在[1, )上是增函数,求a的取值范围. 【题干】函数

a

f(x) log9(x 8 )

x在[1, )上是增函数, 【解析】∵函数

∴对任意的1 x1 x2,有f(x1) f(x2),

log9(x1 8

aa) log9(x2 8 )x1x2,得

x1 8

aaa x2 8 (x1 x2)(1 ) 0x1x2,即x1x2

1

aa 0, 1,x1x2

x1x2 a x1x2,

∵x1 x2 0,∴

∵x2 x1 1,∴要使a x1x2恒成立,只要a 1;

a

f(x) log9(x 8 )

x在[1, )上是增函数,∴1 8 a 0, 又∵函数

即a 9,综上a的取值范围为[ 1,9). 另解:(用导数求解) 令

g(x) x 8

aaf(x) log9(x 8 )

x,函数x在[1, )上是增函数, aa

g (x) 1 2

x在[1, )上是增函数,x, 1

a

0x2在[1, )上恒成立,得 1 a 9.

g(x) x 8

∴1 8 a 0,且【例题3】

【题干】已知函数f(x)对于任意x,y∈R,总有f(x)+f(y)=f(x+y),且当x>0

2

时,f(x)<0,f(1)=-3.

(1)求证:f(x)在R上是减函数;

(2)求f (x)在[-3,3]上的最大值和最小值.

【解析】(1)证明 法一 ∵函数f(x)对于任意x,y∈R总有

f(x)+f(y)=f(x+y), ∴令x=y=0,得f(0)=0. 再令y=-x,得f(-x)=-f(x). 在R上任取x1>x2,则x1-x2>0,

f(x1)-f(x2)=f(x1)+f(-x2)=f(x1-x2). 又∵x>0时,f(x)<0,

而x1-x2>0,∴f(x1-x2)<0,即f(x1)<f(x2). 因此f(x)在R上是减函数. 法二 设x1>x2,

则f(x1)-f(x2)=f(x1-x2+x2)-f(x2) =f(x1-x2)+f(x2)-f(x2)=f(x1-x2). 又∵x>0时,f(x)<0,而x1-x2>0, ∴f(x1-x2)<0,即f(x1)<f(x2), ∴f(x)在R上为减函数. (2)∵f(x)在R上是减函数, ∴f(x)在[-3,3]上也是减函数,

∴f(x)在[-3,3]上的最大值和最小值分别为f(-3)与f(3). 而f(3)=3f(1)=-2,f(-3)=-f(3)=2. ∴f(x)在[-3,3]上的最大值为2,最小值为-2.

四、课堂运用

【基础】

1.函数f(x)的定义域为R,f(-1)=2,对任意x∈R,f′(x)>2,则f(x)>2x+4的解集为( ).

A.(-1,1) C.(-∞,-1)

B.(-1,+∞) D.(-∞,+∞)

解析 法一 由x∈R,f(-1)=2,f′(x)>2,可设f(x)=4x+6,则由4x+6>2x+4,得x>-1,选B.

法二 设g(x)=f(x)-2x-4,则g(-1)=f(-1)-2×(-1)-4=0,g′(x)=f′(x)-2>0,g(x)在R上为增函数.

由g(x)>0,即g(x)>g(-1). ∴x>-1,选B. 答案 B

12.已知偶函数f(x)在区间[0,+∞)单调增加,则满足f(2x-1)<f 的x的取值范

3

围是( ).

12 A. , 33 12 C. , 23

112 1 <f |2x-1|<x.故选A. 333 3

答案 A

12B.

33 12D. 23

解析 f(x)是偶函数,其图象关于y轴对称,又f(x)在[0,+∞)上递增,∴f(2x-1)

3.函数f(x)=ln(4+3x-x)的单调递减区间是( ) 3

A.(-∞,23

C.(-1,2

2

2

3

B.,+∞)

23

D.,4)

2

2

解析: 由4+3x-x>0得,函数f(x)的定义域是(-1,4),u(x)=-x+3x+4=-322533

(x-)+的减区间为[4),∵e>1,∴函数f(x)的单调减区间为4).

2422

答案: D

[点评] 可用筛选法求解,显然x=±100时,f(x)无意义,排除A、B;f(0)=ln4,

f(1)=ln6,f(0)<f(1),排除C,故选D.

【巩固】

1.已知偶函数y=f(x)对任意实数x都有f(x+1)=-f(x),且在[0,1]上单调递减,则( )

7 7 7 A.f <f <f

2 3 5 7 7 7 B.f <f <f 5 2 3 7 7 7 C.f <f <f 3 2 5 7 7 7 D.f <f <f 5 3 2

解析:由条件知f(x+2)=-f(x+1)=f(x), ∴f(x)是周期为2的周期函数,∵f(x)为偶函数,

7 7 1 1∴f =f 4 =f -=f , 2 2 2 2

f =f 2 =f, 333

7 7

1

f =f 2 =f -=f , 5 5 5 5

7 7

3 3

1 1 3 ∵f(x)在[0,1]上单调递减,∴f >f >f , 3 2 5 7 7 7 ∴f >f>f . 3 2 5

答案:B

2.如果函数f(x)=ax+2x-3在区间(-∞,4)上单调递增,则实数a的取值范围是________.

解析:(1)当a=0时,f(x)=2x-3,在定义域R上单调递增,故在(-∞,4)上单调递增;

1

(2)当a≠0时,二次函数f(x)的对称轴为直线x=-f(x)在(-∞,4)上单调

2

a

11

递增,所以a<0,且-≤a<0.

a4

1

答案:[-0]

4

3.已知函数y=2sin(ωx+θ)为偶函数(0<θ<π),其图象与直线y=2某两个交点的横坐标分别为x1、x2,若|x2-x1|的最小值为π,则该函数的增区间为________.

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