第二章 函数的概念与基本初等函数I 第二节 函数的单调性与最值-2020高考数学考点梳理与题型汇总 文科,扫描并关注下面的二维码,获取相关答案!
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第二节 函 数的 单 调 性与最 值
一 、 基 础知识
1 .增函数、 减函数
定义:设函数 f( x) 的定义域为 I :
(1) 增函数: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 x
1
,x
2
,当 x
1
< x
2
时,都有 f( x
1
)< f( x
2
) ,那么 就说函数 f( x) 在区间 D 上是增函数.
(2) 减函数: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 x
1
,x
2
,当 x
1
< x
2
时,都有 f( x
1
)> f( x
2
) ,那么 就说函数 f( x) 在区间 D 上是减函数.
增( 减) 函数定 义中的 x
1
, x
2
的三个特征
一是任意性; 二是有大小, 即 x
1
< x
2
( x
1
> x
2
) ; 三是 同属于一个单调区间, 三者缺一不可.
2 .单调性、 单调区间
若函数 y =f( x) 在区间 D 上是增函数或减函数, 则称函数 y =f( x) 在这一区间具有(
0,x1-1<0,x2-1<0,
故当 a>0 时,f(x1)-f(x2)>0,即 f(x1)>f(x2),
函数 f(x)在(-1,1)上单调递减;
当 a<0 时,f(x1)-f(x2)<0,即 f(x1)
0 时,f′(x)<0,函数 f(x)在(-1,1)上单调递减;
当 a<0 时,f′(x)>0,函数 f(x)在(-1,1)上单调递增.
[解题技法] 判断函数单调性和求单调区间的方法
(1)定义法:一般步骤为设元―→作差―→变形―→判断符号―→得出结论.
(2)图象法:如果 f(x)是以图象形式给出的,或者 f(x)的图象易作出,则可由图象的上升
或下降确定单调性.
(3)导数法:先求导数,利用导数值的正负确定函数的单调性及区间.
(4)性质法:对于由基本初等函数的和、差构成的函数,根据各初等函数的增减性及复合
函数单调性性质进行判断;复合函数单调性,可用同增异减来确定.
[题组训练]
1.下列函数中,满足“?x1,x2∈(0,+∞)且 x1≠x2,(x1-x2)·[f(x1)-f(x2)]<0”的是( )
A.f(x)=2x B.f(x)=|x-1|
C.f(x)=
1
x
-x D.f(x)=ln(x+1)
汇总:选 C 由(x1-x2)·[f(x1)-f(x2)]<0 可知,f(x)在(0,+∞)上是减函数,A、D 选项中,
f(x)为增函数;B 中,f(x)=|x-1|在(0,+∞)上不单调;对于 f(x)=
1
x
-x,因为 y=
1
x
与 y=-
x在(0,+∞)上单调递减,因此 f(x)在(0,+∞)上是减函数.
2.函数 f(x)=log
1
2
(x2-4)的单调递增区间是( )
A.(0,+∞) B.(-∞,0)
C.(2,+∞) D.(-∞,-2)
汇总:选 D 令 t=x2-4,则 y=log
1
2
t.因为 y=log
1
2
t在定义域上是减函数,所以求原函
数的单调递增区间,即求函数 t=x2-4 的单调递减区间,结合函数的定义域,可知所求区间
为(-∞,-2).
3.判断函数 f(x)=x+
a
x
(a>0)在(0,+∞)上的单调性.
解:设 x1,x2 是任意两个正数,且 x10,即 f(x1)>f(x2),
所以函数 f(x)在(0, a ]上是减函数;
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当 a≤x1a,x1-x2<0,
所以 f(x1)-f(x2)<0,即 f(x1)0)在(0, a ]上是减函数,在[ a,+∞)上是增函数.
考点二 求函数的值域(最值)
[典例] (1)(2019?深圳调研)函数 y=|x+1|+|x-2|的值域为________.
(2)若函数 f(x)=-
a
x
+b(a>0)在?
?
?
?1
2
,2 上的值域为?
?
?
?1
2
,2 ,则 a=________,b=________.
(3)函数 f(x)=
??
?
??
-x2-4x,x≤0,
sin x,x>0
的最大值为________.
[汇总] (1)图象法
函数 y=
??
?
?
?
-2x+1,x≤-1,
3,-10)在?
?
?
?1
2
,2 上是增函数,
∴f(x)min=f?
?
?
?1
2 =
1
2
,f(x)max=f(2)=2.
即
?
?
?
-2a+b=
1
2
,
-
a
2
+b=2,
解得 a=1,b=
5
2
.
(3)当 x≤0 时,f(x)=-x2-4x=-(x+2)2+4,而-2∈(-∞,0],此时 f(x)在 x=-2 处
取得最大值,且 f(-2)=4;当 x>0 时,f(x)=sin x,此时 f(x)在区间(0,+∞)上的最大值为
1.综上所述,函数 f(x)的最大值为 4.
[答案] (1)[3,+∞) (2)1
5
2
(3)4
[提醒] (1)求函数的最值时,应先确定函数的定义域.
(2)求分段函数的最值时,应先求出每一段上的最值,再选取其中最大的作为分段函数的
最大值,最小的作为分段函数的最小值.
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[题组训练]
1.函数 f(x)=
x2+4
x
的值域为________.
汇总:当 x>0 时,f(x)=x+
4
x
≥4,
当且仅当 x=2 时取等号;
当 x<0 时,-x+?
?
?
?-
4
x ≥4,
即 f(x)=x+
4
x
≤-4,
当且仅当 x=-2 取等号,
所以函数 f(x)的值域为(-∞,-4]∪[4,+∞).
答案:(-∞,-4]∪[4,+∞)
2.若 x∈?
?
?
?-