资源简介 第3课时 函数单调性的应用[考试要求] 1.会根据函数的单调性求参数的范围.2.会利用函数的单调性解不等式,比较函数值的大小.考点一 利用单调性求参数范围根据函数单调性求参数范围的方法(1)f (x)为增(减)函数的充要条件是对任意的x∈(a,b)都有f ′(x)≥0(f ′(x)≤0),且在(a,b)内的任一非空子区间上,f ′(x)不恒为零,应注意此时式子中的等号不能省略,否则会漏解.(2)函数在区间(a,b)上存在单调区间,实际上就是f ′(x)>0(或f ′(x)<0)在该区间上存在解集.(3)若函数y=f (x)在区间(a,b)上不单调,则转化为f ′(x)=0在(a,b)上有解(需验证解的两侧导数是否异号).[典例1] 已知g(x)=2x+ln x-,若函数g(x)在区间[1,2]上单调递增,求实数a的取值范围.[解] ∵g(x)=2x+ln x-(x>0),∴g′(x)=2+(x>0).∵函数g(x)在[1,2]上单调递增,∴g′(x)≥0在[1,2]上恒成立,即2+≥0在[1,2]上恒成立,∴a≥-2x2-x在[1,2]上恒成立,∴a≥(-2x2-x)max,x∈[1,2].在[1,2]上,(-2x2-x)max=-3,∴a≥-3.∴实数a的取值范围是[-3,+∞).反思领悟 本例是可导函数g(x)在区间D上单调递增求参数范围问题,一般转化为g′(x)≥0对x∈[1,2]恒成立问题,再分参为a≥(-2x2-x)max,x∈[1,2],要注意“=”是否取到.巩固迁移1 (1)(2025·乌鲁木齐模拟)若函数f (x)=x2-a ln x+1在(1,2)上单调递增,则实数a的取值范围是( )A.[0,2] B.(-∞,2)C.[8,+∞) D.(-∞,2](2)(2024·浙江名校联考)若函数f (x)=(x2-mx+2)ex在上存在单调递减区间,则m的取值范围是________.(1)D (2)(2,+∞) [(1)因为函数f (x)=x2-a ln x+1在(1,2)上单调递增,所以f ′(x)=2x-≥0在区间(1,2)上恒成立,即a≤2x2在区间(1,2)上恒成立,即a≤(2x2)min,x∈(1,2),所以a≤2.故选D.(2)因为f (x)=(x2-mx+2)ex,所以f ′(x)=(2x-m)ex+(x2-mx+2)ex=[x2+(2-m)x+2-m]ex,则原问题等价于f ′(x)<0在上有解,即x2+(2-m)x+2-m<0在上有解,即m>在上有解.则m>,=x+1+≥2,当且仅当x+1=1,即x=0时取等号,所以m>2.]考点二 利用单调性解不等式利用导数解不等式利用导数解不等式的关键是用导数判断函数的单调性,或者构造函数后使用导数.同时根据奇偶性变换不等式为f (g(x))>f (h(x)),利用单调性得出关于g(x),h(x)的不等式,解此不等式得出范围.[典例2] 已知函数f (x)=2ln x+-x,则不等式f (2x-1)A. B.C. D.B [由题意可知f (x)的定义域为(0,+∞).因为f ′(x)=-1=-≤0恒成立,所以f (x)在(0,+∞)上单调递减.由f (2x-1)解得反思领悟 本例的解答关键是判断f (x)的单调性,易错之处是忽视函数的定义域,如本例中,需要求2x-1>0,且1-x>0.巩固迁移2 (1)已知定义在(-3,3)上的奇函数y=f (x)的导函数是f ′(x),当x≥0时,y=f (x)的图象如图所示,则关于x的不等式>0的解集为________.(2)已知函数f (x)=x3+2x-1+(sin x-cos x)2,则不等式f (x2-2x)+f (2-x)>0的解集为________.(1)(-3,-1)∪(0,1) (2){x|x>2或x<1} [(1)依题意f (x)是奇函数,图象关于原点对称,由图象可知,f (x)在区间(-3,-1),(1,3)上单调递减,f ′(x)<0;f (x)在区间(-1,0),(0,1)上单调递增,f ′(x)>0.所以>0的解集为(-3,-1)∪(0,1).(2)因为f (x)=x3+2x-1+(sin x-cos x)2=x3+2x-1+1-2sin x cos x=x3+2x-sin 2x,f ′(x)=3x2+2-2cos 2x≥0,所以f (x)在R上单调递增,因为f (-x)=-x3-2x+sin 2x=-f (x),所以f (x)为奇函数,不等式f (x2-2x)+f (2-x)>0可化为f (x2-2x)>-f (2-x),即f (x2-2x)>f (x-2),所以x2-2x>x-2,即x2-3x+2>0,解得x>2或x<1.故不等式的解集为{x|x>2或x<1}.]考点三 利用单调性比较大小利用导数比较大小(1)若已知函数解析式比较函数值的大小,首先要判断已知函数的单调性,根据单调性比较大小.(2)若是比较数值的大小,其关键是利用题目条件中的不等关系构造辅助函数,并根据构造的辅助函数的单调性比较大小.[典例3] 已知函数f (x)=3x+2cos x.若a=),b=f (2),c=f (log27),则a,b,c的大小关系是( )A.aC.bD [由题意,得f ′(x)=3-2sin x.因为-1≤sin x≤1,所以f ′(x)>0恒成立,所以f (x)是增函数.因为>1,所以>3.又log24所以,所以),即b反思领悟 本例比较大小的关键在于判断f (x)=3x+2cos x的单调性,利用其单调性比较大小.巩固迁移3 (1)(2025·张家口模拟)已知函数f (x)=sin x-x cos x,若a=f (e),b=f (ln 4),c=f (sin 2),则a,b,c的大小关系为( )A.a>c>b B.a>b>cC.b>c>a D.c>b>a(2)已知a<5,且ae5=5ea,b<4且be4=4eb,c<3且ce3=3ec,则( )A.cC.a(1)B (2)D [(1)因为f (x)=sin x-x cos x,所以f ′(x)=cos x-cos x+x sin x=x sin x,所以当x∈(0,π)时,f ′(x)>0,所以f (x)在(0,π)上单调递增.因为0<sin 2<ln 4<e<π,所以f (sin 2)<f (ln 4)<f (e),即c<b<a.故选B.(2)三个等式可变形为===.∵ae5=5ea,a<5,∴a>0.同理b>0,c>0.构造函数f (x)=,x>0,则f ′(x)=.当0当x>1时,f ′(x)>0,f (x)单调递增.∵f (5)=f (a),而0同理,0∵f (5)>f (4)>f (3),∴f (a)>f (b)>f (c),01.(2024·北京石景山区期末)已知函数f (x)=x+cos x,则下列选项正确的是( )A.f (2)<f (π)<f (e) B.f (π)<f (e)<f (2) C.f (e)<f (2)<f (π) D.f (2)<f (e)<f (π)D [f ′(x)=1-sin x≥0恒成立,所以f (x)在R上单调递增,因为2<e<π,所以f (2)<f (e)<f (π).故选D.]2.若函数f (x)=2x2+ax+ln x在(0,+∞)上不单调,则实数a的取值范围为( )A.(-∞,-4) B.(-∞,-4]C.(-4,+∞) D.[-4,+∞)A [f ′(x)=4x+a+=,∵函数f (x)=2x2+ax+ln x在(0,+∞)上不单调,∴方程4x2+ax+1=0在(0,+∞)上有两个不等的实数根,∴解得a<-4.]3.已知函数f (x)为偶函数,定义域为R,当x>0时,f ′(x)<0,则不等式f (x2-x)-f (x)>0的解集为( )A.(0,1) B.(0,2)C.(-1,1) D.(-2,2)B [因为当x>0时,f ′(x)<0,故偶函数f (x)在(0,+∞)上单调递减,故f (x2-x)-f (x)>0可变形为f (|x2-x|)>f (|x|),所以|x2-x|<|x|,显然x=0不满足不等式,解得|x-1|<1,故x∈(0,2).]4.已知函数f (x)=4x-+m ln x在(2,+∞)上单调递增,则实数m的取值范围为________.[-9,+∞) [由题可知f ′(x)=4+=≥0在(2,+∞)上恒成立,则4x2+mx+2≥0,即-m≤4x+在(2,+∞)上恒成立.令g(x)=4x+(x>2),则g′(x)=4->0在(2,+∞)上恒成立,故g(x)在(2,+∞)上单调递增,则g(x)>g(2)=9,故-m≤9,m≥-9,即m的取值范围为[-9,+∞).]【教用·备选题】1.(2025·石嘴山市惠农区模拟)若函数h(x)=ln x-ax2-2x在[1,4]上存在单调递增区间,则实数a的取值范围为( )A.[-1,+∞) B.(-1,+∞)C. D.D [因为函数h(x)=ln x-ax2-2x在[1,4]上存在单调递增区间,所以存在x∈[1,4],使h′(x)=-ax-2>0成立,即存在x∈[1,4],使a<成立,令G(x)=,x∈[1,4],变形得G(x)=-1,因为x∈[1,4],所以∈,所以当=,即x=4时,G(x)max=-,所以a<-.故选D.]2.(多选)(2025·邵阳模拟)英国数学家泰勒发现了如下公式:sin x=x-+…,cos x=1-+…,某数学兴趣小组在研究该公式时,提出了如下猜想,其中正确的有( )A.sin 1<cos 1B.sin 1≈0.84(精确到小数点后两位)C.cos <1-D.当x>0时,sin x>x-BD [由sin 1>sin ,cos 1则sin 1>cos 1,故A错误;由sin x=x-+…,则sin 1=1-+…,又1-=1-=≈0.84(精确到小数点后两位),故B选项正确;cos =,π2>9,则有1-<,故C选项错误;当x>0时,令f (x)=sin x-x+,则f ′(x)=cos x-1+x2,令g(x)=cos x-1+x2,则g′(x)=x-sin x>0,所以f ′(x)在(0,+∞)上为增函数,则f ′(x)>f ′(0)=0,所以f (x)在(0,+∞)上为增函数,则f (x)>f (0)=0,故当x>0时,sin x-x+>0恒成立,即sin x>x-.故D正确.故选BD.]课后习题(十九) 函数单调性的应用1.(人教A版选择性必修第二册P86例1改编)已知函数f (x)=2x-sin x,则下列结论正确的是( )A.f (2.7)B.f (π)C.f (e)D.f (2.7)D [f ′(x)=2-cos x,因为cos x∈[-1,1],所以f ′(x)>0恒成立,所以f (x)在(0,+∞)上单调递增,因为2.72.(人教B版选择性必修第三册P95练习BT1改编)对于R上可导的任意函数f (x),若满足(x-1)f ′(x)≥0,则必有( )A.f (0)+f (2)<2f (1) B.f (0)+f (2)≤2f (1)C.f (0)+f (2)≥2f (1) D.f (0)+f (2)>2f (1)C [由(x-1)f ′(x)≥0,得或①函数y=f (x)在(-∞,1]上单调递减,f (0)>f (1);在[1,+∞)上单调递增,f (2)>f (1),所以f (0)+f (2)>2f (1).②若函数y=f (x)为常数函数,则f (0)+f (2)=2f (1).综合①②得f (0)+f (2)≥2f (1).故选C.]3.(人教B版选择性必修第三册P113复习题B组T4改编)若函数f (x)=ax3-3x2+x+1恰有三个单调区间,则实数a的取值范围为( )A.[3,+∞) B.(-∞,3)C.(-∞,0)∪(0,3) D.(-∞,0)C [由题意,函数f (x)的定义域为R,f ′(x)=3ax2-6x+1,要使函数f (x)=ax3-3x2+x+1恰有三个单调区间,则f ′(x)=0有两个不相等的实数根,∴得a<3且a≠0,故选C.]4.(人教A版选择性必修第二册P99习题5.3T12改编)已知函数f (x)=,x∈(1,+∞),证明:[证明] 要证设p(x)=ln x-x+1,x∈(1,+∞),则p′(x)=-1<0,p(x)在区间(1,+∞)上单调递减,则p(x)设q(x)=ln x-,x∈(1,+∞),则q′(x)==>0,q(x)在区间(1,+∞)上单调递增,则q(x)>ln 1-=0,即ln x>(x∈(1,+∞)).综上,当x∈(1,+∞)时,5.(2025·济宁模拟)函数f (x)的定义域为R,f (1)=0,f ′(x)为f (x)的导函数,且f ′(x)>0,则不等式(x-2)f (x)>0的解集是( )A.(-∞,1)∪(2,+∞) B.(-∞,1)∪(1,+∞)C.(0,1)∪(2,+∞) D.(-∞,0)∪(1,+∞)A [f ′(x)>0,f (x)在R上单调递增,又f (1)=0,x<1时,f (x)<0,x>1时,f (x)>0,对于(x-2)f (x)>0,当x>2时,不等式成立,当1<x<2时,x-2<0,f (x)>0,不等式不成立,当x<1时,x-2<0,且f (x)<0,不等式成立,故不等式的解集是(-∞,1)∪(2,+∞),故选A.]6.(2025·东营模拟)已知函数f (x)=ln x-mx,若函数f (x)在[1,2]上单调递减,则实数m的最小值为( )A.1 B.C.2 D.2A [由f (x)=ln x-mx在[1,2]上单调递减,可得f ′(x)=-m≤0在[1,2]上恒成立,故m≥,因为函数y=在[1,2]上单调递减,所以当x=1时,函数取得最大值1,所以m≥1,所以m的最小值为1.故选A.]7.(2024·北京丰台区期末)已知函数f (x)=3x2-cos x,则( )A.f (-3)<f (e)<f (π) B.f (π)<f (e)<f (-3)C.f (π)<f (-3)<f (e) D.f (e)<f (-3)<f (π)D [f ′(x)=6x+sin x,令g(x)=6x+sin x,g′(x)=6+cos x,因为-1≤cos x≤1,所以5≤6+cos x≤7,即g′(x)>0,所以g(x)在R上单调递增,又g(0)=0,所以在(-∞,0)上g(x)<0,f ′(x)<0,f (x)单调递减,在(0,+∞)上g(x)>0,f ′(x)>0,f (x)单调递增.因为f (-x)=3(-x)2-cos (-x)=3x2-cos x=f (x),所以f (x)为偶函数,所以f (-3)=f (3),因为e<3<π,所以f (e)<f (3)<f (π),即f (e)<f (-3)<f (π).故选D.]8.(2025·南昌东湖区模拟)若函数f (x)=2ax-ln x在(1,3)上不单调,则实数a的取值范围为( )A.(2,6) B.(-∞,2)∪(6,+∞)C. D.C [由题意得f ′(x)=2a-=,∵f (x)在(1,3)上不单调,∴f (x)在(1,3)上有极值点,∴当a=0时,f ′(x)=-<0在(1,3)上恒成立,f (x)在(1,3)上单调递减,不满足题意;当a≠0时,由f ′(x)=0得x=,则1<<3,解得故实数a的取值范围为.故选C.]9.(多选)(2025·信阳模拟)设f (x)的图象在区间D上是一条连续不断的曲线, x1,x2∈D,x1≠x2,总有A.f (e)<f (3)<f (π)B.f ′(e)<f ′(3)<f ′(π)C.f ′(2 023)<f (2 024)-f (2 023)<f ′(2 024)D.f ′(2 024)<f (2 024)-f (2 023)<f ′(2 023)AD [对于A,∵f ′(x)>0,∴f (x)在(0,+∞)上单调递增,∵e<3<π,∴f (e)<f (3)<f (π),故A正确;对于B,∵f (x)在(0,+∞)上是上凸函数,由导数的几何意义知,随着x的增大,曲线在某点的切线的斜率越来越小,∴f ′(e)>f ′(3)>f ′(π),故B错误;对于C,D,设A(2 023,f (2 023)),B(2 024,f (2 024)),由切线的几何意义知f ′(2 024)<kAB<f ′(2 023),即f ′(2 024)<∴f ′(2 024)<f (2 024)-f (2 023)<f ′(2 023),故C错误,D正确.故选AD.]10.(2025·景德镇模拟)已知函数y=f (x)(x∈R)的图象如图,则不等式xf ′(x)<0的解集为________.{x|x<0或1<x<3} [结合函数图象可知,当x<0时,f (x)单调递增,f ′(x)>0,此时xf ′(x)<0,当0<x<1时,f (x)单调递增,f ′(x)>0,此时xf ′(x)>0,不符合题意,当1<x<3时,f (x)单调递减,f ′(x)<0,此时xf ′(x)<0,当x>3时,f (x)单调递增,f ′(x)>0,此时xf ′(x)>0,不符合题意.不等式xf ′(x)<0的解集为{x|x<0或1<x<3}.]11.(2025·天津西青区模拟)已知函数f (x)的定义域为R,f ′(x)>1,f (1)=-1,则f (x)>x-2的解集为________.(1,+∞) [令g(x)=f (x)-x+2,则g′(x)=f ′(x)-1>0,∴g(x)在R上单调递增,又∵f (1)=-1,∴g(1)=0,∴当x>1时,g(x)>0,即f (x)>x-2.∴f (x)>x-2的解集为(1,+∞).]12.(2025·眉山仁寿县模拟)已知函数f (x)=x+-4ln x(a∈R).(1)当a=-3时,求f (x)的单调区间;(2)若f (x)在区间(0,+∞)上单调递增,求a的取值范围.[解] (1)当a=-3时,函数f (x)=x--4ln x(x>0),f ′(x)=1+==,由f ′(x)>0,可得0<x<1或x>3,由f ′(x)<0,可得1<x<3,所以f (x)的单调递增区间为(0,1),(3,+∞);单调递减区间为(1,3).(2)f ′(x)=1-=(x>0),f (x)在区间(0,+∞)上单调递增,即f ′(x)≥0在区间(0,+∞)上恒成立,即a≤x2-4x=(x-2)2-4在区间(0,+∞)上恒成立,由(x2-4x)min=-4,得a≤-4,即a的取值范围为(-∞,-4].1/1第3课时 函数单调性的应用[考试要求] 1.会根据函数的单调性求参数的范围.2.会利用函数的单调性解不等式,比较函数值的大小.考点一 利用单调性求参数范围根据函数单调性求参数范围的方法(1)f (x)为增(减)函数的充要条件是对任意的x∈(a,b)都有f ′(x)≥0(f ′(x)≤0),且在(a,b)内的任一非空子区间上,f ′(x)不恒为零,应注意此时式子中的等号不能省略,否则会漏解.(2)函数在区间(a,b)上存在单调区间,实际上就是f ′(x)>0(或f ′(x)<0)在该区间上存在解集.(3)若函数y=f (x)在区间(a,b)上不单调,则转化为f ′(x)=0在(a,b)上有解(需验证解的两侧导数是否异号).[典例1] 已知g(x)=2x+ln x-,若函数g(x)在区间[1,2]上单调递增,求实数a的取值范围.[听课记录] 反思领悟 本例是可导函数g(x)在区间D上单调递增求参数范围问题,一般转化为g′(x)≥0对x∈[1,2]恒成立问题,再分参为a≥(-2x2-x)max,x∈[1,2],要注意“=”是否取到.巩固迁移1 (1)(2025·乌鲁木齐模拟)若函数f (x)=x2-a ln x+1在(1,2)上单调递增,则实数a的取值范围是( )A.[0,2] B.(-∞,2)C.[8,+∞) D.(-∞,2](2)(2024·浙江名校联考)若函数f (x)=(x2-mx+2)ex在上存在单调递减区间,则m的取值范围是________.考点二 利用单调性解不等式利用导数解不等式利用导数解不等式的关键是用导数判断函数的单调性,或者构造函数后使用导数.同时根据奇偶性变换不等式为f (g(x))>f (h(x)),利用单调性得出关于g(x),h(x)的不等式,解此不等式得出范围.[典例2] 已知函数f (x)=2ln x+-x,则不等式f (2x-1)A. B.C. D.[听课记录] 反思领悟 本例的解答关键是判断f (x)的单调性,易错之处是忽视函数的定义域,如本例中,需要求2x-1>0,且1-x>0.巩固迁移2 (1)已知定义在(-3,3)上的奇函数y=f (x)的导函数是f ′(x),当x≥0时,y=f (x)的图象如图所示,则关于x的不等式>0的解集为________.(2)已知函数f (x)=x3+2x-1+(sin x-cos x)2,则不等式f (x2-2x)+f (2-x)>0的解集为________.考点三 利用单调性比较大小利用导数比较大小(1)若已知函数解析式比较函数值的大小,首先要判断已知函数的单调性,根据单调性比较大小.(2)若是比较数值的大小,其关键是利用题目条件中的不等关系构造辅助函数,并根据构造的辅助函数的单调性比较大小.[典例3] 已知函数f (x)=3x+2cos x.若a=),b=f (2),c=f (log27),则a,b,c的大小关系是( )A.aC.b[听课记录] 反思领悟 本例比较大小的关键在于判断f (x)=3x+2cos x的单调性,利用其单调性比较大小.巩固迁移3 (1)(2025·张家口模拟)已知函数f (x)=sin x-x cos x,若a=f (e),b=f (ln 4),c=f (sin 2),则a,b,c的大小关系为( )A.a>c>b B.a>b>cC.b>c>a D.c>b>a(2)已知a<5,且ae5=5ea,b<4且be4=4eb,c<3且ce3=3ec,则( )A.cC.a1.(2024·北京石景山区期末)已知函数f (x)=x+cos x,则下列选项正确的是( )A.f (2)<f (π)<f (e) B.f (π)<f (e)<f (2) C.f (e)<f (2)<f (π) D.f (2)<f (e)<f (π)2.若函数f (x)=2x2+ax+ln x在(0,+∞)上不单调,则实数a的取值范围为( )A.(-∞,-4) B.(-∞,-4]C.(-4,+∞) D.[-4,+∞)3.已知函数f (x)为偶函数,定义域为R,当x>0时,f ′(x)<0,则不等式f (x2-x)-f (x)>0的解集为( )A.(0,1) B.(0,2)C.(-1,1) D.(-2,2)4.已知函数f (x)=4x-+m ln x在(2,+∞)上单调递增,则实数m的取值范围为________.1/1 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第3课时函数单调性的应用(教师版).docx 第三章第3课时函数单调性的应用(学生版).docx