47. Do you ▲ (同意) with what I say?
46. My neighbours are very ▲ (友好的) to us.
补充:⑴=
是以(
,
)为顶点、对称轴平行于y轴、开口向上的抛物线(如图);它的单调区间是(-
,
]与[
,+
);它在(-
,
]上是减函数,在[
,+
)上是增函数.
证明:设<
,则
-
=
-
-5(
-
)
=(
+
-5)
(
-
)
∵<
,∴
+
<5,
-
<0,
∴-
>0,即
>
..
∴=
-5
+6在(-
,
]上是减函数.
类似地,可以证明在[
,+
)上是增函数.
⑵=-
+9的图象是以(0,9)为顶点、
轴为对称轴、开口向下的一条抛物线(如图);它的单调区间是(-
,0]与[0,+
),它在(-
,0]上是增函数,在[0,+
)上是减函数.
证明:设<
0,则
-
=-
+
=(
+
) (
-
)
∵<
0,∴
+
<0,
-
>0,
∴-
<0,即
<
.∴=9-
在(-
,0]上是增函数.
类似地,可以证明在[0,+
)上是减函数.
⒉根据定义证明函数单调性的一般步骤是:⑴设,
是给定区间内的任意两个值,且
<
;⑵作差
-
,并将此差式变形(要注意变形的程度);⑶判断
-
的正负(要注意说理的充分性);⑷根据
-
的符号确定其增减性.
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.
17.(11分)(2009·安徽师大附中模拟)某高速公路单向有两条车道,最高限速分别为120km/h、100km/h.按规定在高速公路上行驶车辆的最小间距(单位:m)应为车速(单位:km/h)的2倍,即限速为100km/h的车道,前后车距至少应为200m.求:
(1)两条车道中限定的车流量(每小时通过某一位置的车辆总数)之比;
(2)若此高速公路总长80km,则车流量达最大允许值时,全路(考虑双向共四车道)拥有的最少车辆总数.
[答案] (1)1:1 (2)1466辆
[解析] (1)设车辆速度为v,前后车距为d,则车辆1h内通过的位移
s=vt,
车流量n=,
而d=2v,得n=,
则两车道中限定的车流量之比n1:n2=1:1.
(2)设高速公路总长为L,一条车道中车辆总数为N1,
另一条车道中车辆总数为N2,
则车与车的最小间距分别为240m和200m,
则N1==,在此车道中同时存在333辆车,
N2==400,
全路拥有的车辆总数为N=2(N1+N2),
代入数据联立解得N=1466.
16.(11分)汽车正以10m/s的速度在平直的公路上前进,突然发现正前方有一辆自行车以4m/s的速度做同方向的匀速直线运动,汽车立即关闭油门做加速度大小为6m/s2的匀减速直线运动,汽车恰好不碰上自行车,求关闭油门时汽车离自行车多远?
[答案] 3m
[解析] 汽车在关闭油门减速后的一段时间内,其速度大于自行车的速度,因此汽车和自行车之间的距离在不断缩小,当这个距离缩小到零时,若汽车的速度减至与自行车相同,则能满足题设的汽车恰好不碰上自行车的条件,所以本题要求的汽车关闭油门时离自行车的距离x,应是汽车从关闭油门减速运动,直到速度与自行车速度相等时发生的位移x汽与自行车在这段时间内发生的位移x自之差,如图所示
汽车减速到4m/s时发生的位移和运动的时间分别为
x汽==m=7m,
t==s=1s.
这段时间内自行车发生的位移
x自=v自t=4×1m=4m,
汽车关闭油门时离自行车的距离
x=x汽-x自=7m-4m=3m.
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