用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)性是高考必考查的內(nèi)容,因此弄清導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的單調(diào)性的關(guān)系、單調(diào)區(qū)間的求解過(guò)程和函數(shù)單調(diào)區(qū)間的合并是十分有必要的.
一、導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的單調(diào)性的關(guān)系
我們?cè)趹?yīng)用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性時(shí)一定要搞清以下三個(gè)關(guān)系,才能準(zhǔn)確無(wú)誤地判斷函數(shù)的單調(diào)性.下面以增函數(shù)為例作簡(jiǎn)單的分析,前提條件都是函數(shù)y=f(x)在某個(gè)區(qū)間內(nèi)可導(dǎo).
(一)f′(x)>0與f(x)為增函數(shù)的關(guān)系.
f′(x)>0能推出f(x)為增函數(shù),反之則不一定.如函數(shù)f(x)=x在(-∞,+∞)上單調(diào)遞增,但f′(x)≥0,∴f′(x)>0是f(x)為增函數(shù)的充分不必要條件.
(二)f′(x)≠0時(shí),f′(x)>0與f(x)為增函數(shù)的關(guān)系.
若將f′(x)=0的根作為分界點(diǎn),因?yàn)橐?guī)定f′(x)≠0,即摳去了分界點(diǎn),此時(shí)f(x)為增函數(shù),就一定有f′(x)>0.∴當(dāng)f′(x)≠0時(shí),f′(x)>0是f(x)為增函數(shù)的充分必要條件.
?。ㄈゝ′(x)≥0與f(x)為增函數(shù)的關(guān)系.
f(x)為增函數(shù),一定可以推出f′(x)≥0,反之則不一定,因?yàn)閒′(x)≥0,即為f′(x)>0或f′(x)=0.當(dāng)函數(shù)在某個(gè)區(qū)間內(nèi)恒有f′(x)=0,則f(x)為常數(shù),函數(shù)不具有單調(diào)性.∴f′(x)≥0是f(x)為增函數(shù)的必要不充分條件.
函數(shù)的單調(diào)性是函數(shù)一條重要性質(zhì),也是高中階段研究的重點(diǎn),我們一定要把握好以上三個(gè)關(guān)系,用導(dǎo)數(shù)判斷好函數(shù)的單調(diào)性.因此新教材為解決單調(diào)區(qū)間的端點(diǎn)問(wèn)題,都一律用開(kāi)區(qū)間作為單調(diào)區(qū)間,避免討論以上問(wèn)題,也簡(jiǎn)化了問(wèn)題.但在實(shí)際應(yīng)用中還會(huì)遇到端點(diǎn)的討論問(wèn)題,要謹(jǐn)慎處理.
對(duì)于f′(x)<0與函數(shù)單調(diào)遞減關(guān)系,仿照上面的三點(diǎn)即可得到答案.
二、單調(diào)區(qū)間的求解過(guò)程
已知函數(shù)y=f(x),其單調(diào)區(qū)間的求解過(guò)程如下:
?。?)分析函數(shù)y=f(x)的定義域;
?。?)求函數(shù)y=f(x)的導(dǎo)數(shù)y′=f′(x);
?。?)解不等式f′(x)>0,解集在定義域內(nèi)的部分為增區(qū)間;
?。?)解不等式f′(x)<0,解集在定義域內(nèi)的部分為減區(qū)間.
三、函數(shù)單調(diào)區(qū)間的合并
函數(shù)單調(diào)區(qū)間的合并主要依據(jù)是函數(shù)f(x)在(a,b)單調(diào)遞增,在(b,c)(其中a<b<c)單調(diào)遞增,又知函數(shù)在f(x)=b處連續(xù),因此f(x)在(a,c)單調(diào)遞增.同理,減區(qū)間的合并也是如此,即相鄰區(qū)間的單調(diào)性相同,且在公共點(diǎn)處函數(shù)連續(xù),則二區(qū)間就可以合并為一個(gè)區(qū)間.
四、應(yīng)用舉例
例:求下列函數(shù)單調(diào)區(qū)間
(1)y=f(x)=x-x-2x+5
?。?)y=
(3)y=+x(k>0)
?。?)y=2x-lnx
解:(1)∵y′=3x-x-2=(3x+2)(x-1).
令y′>0,解得x<-或x>1;令y′<0,解得-<x<1.
∴函數(shù)y=x-x-2x+5的單調(diào)遞增區(qū)間為(-∞,-),(1,+∞);單調(diào)遞增減為(-,1).
注意:此題的單調(diào)遞增區(qū)間不能表示為(-∞,-)∪(1,+∞).
(2)∵y′=,∴當(dāng)x≠0時(shí)都有y′>0,
∴函數(shù)y=的單調(diào)遞增區(qū)間為(-∞,0),(0,