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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