【学霸笔记:同步精讲】第3章 3.2 3.2.1 第1课时 函数的单调性 讲义----2026版高中数学湘教版必修第一册

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【学霸笔记:同步精讲】第3章 3.2 3.2.1 第1课时 函数的单调性 讲义----2026版高中数学湘教版必修第一册

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3.2 函数的基本性质
3.2.1 函数的单调性与最值
第1课时 函数的单调性
学习任务 核心素养
1.理解函数的单调性及其几何意义,能运用函数图象理解和研究函数的单调性.(重点、难点) 2.会用函数单调性的定义判断(或证明)一些函数的单调性.(难点) 3.会求一些具体函数的单调区间.(重点) 1.借助单调性的证明,培养逻辑推理素养. 2.利用求单调区间及应用单调性解题,培养直观想象和数学运算素养.
德国心理学家艾宾浩斯曾经对记忆保持量进行了系统的实验研究,并给出了类似下图所示的记忆规律.
如果我们以x表示时间间隔(单位:h),y表示记忆保持量,则不难看出,图中y是x的函数,记这个函数为y=f (x).
这个函数反映出记忆具有什么规律?我们用数学语言如何描述该规律?
知识点1 增函数与减函数的定义
函数 增函数 减函数
图示
条件 设函数f (x)的定义域为D,区间I D:如果对于I上任意两个值x1,x2,当x1都有f (x1)f (x2)
结论 f (x)是区间I上的增函数,也称f (x)在区间I上单调递增 f (x)是区间I上的减函数,也称f (x)在区间I上单调递减
在增函数和减函数定义中,能否把“任意x1,x2∈I”改为“存在x1,x2∈I”?举例说明.
[提示] 不能.如对于函数y=-x2,存在-4<2,且<-22,但y=-x2不是增函数.
增、减函数定义中x1,x2的三个特征
(1)任意性,即“任意两个值x1,x2”中“任意”二字绝不能去掉,证明时不能以特殊代替一般;
(2)有大小,通常规定x1(3)属于同一个单调区间.
1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)所有的函数在定义域上都具有单调性. (  )
(2)若函数y=f (x)在定义域上有f (1)(3)若f (x)为R上的减函数,则f (0)>f (1). (  )
[答案] (1)× (2)× (3)√
知识点2 函数的单调性与单调区间
如果函数y=f (x)在区间I上是增函数或减函数,那么就说函数y=f (x)在这一区间上具有(严格的)单调性,区间I叫作y=f (x)的单调区间.
对函数单调性的理解
(1)函数单调性关注的是整个区间上的性质,单独一点不存在单调性问题,所以单调区间的端点若属于定义域,则该点处区间可开可闭,若区间端点不属于定义域则只能开.
(2)单调区间I 定义域D.
(3)遵循最优原则,单调区间应尽可能大.
2.函数y=f (x)的图象如图所示,其单调递增区间是(  )
A.[-4,4]
B.[-4,-3]∪[1,4]
C.[-3,1]
D.[-3,4]
C [由图可知,函数y=f (x)的单调递增区间为[-3,1],选C.]
3.函数y=的单调递减区间是________.
(-∞,0)和(0,+∞) [结合y=的图象可知,y=的递减区间是(-∞,0)和(0,+∞).]
类型1 函数单调性的判定与证明
【例1】 证明函数f (x)=x+在区间(0,1)上单调递减.
[证明] 设x1,x2是区间(0,1)上的任意两个实数,且x1∵0∴x1-x2<0,0∴>0,即f (x1)>f (x2),
∴f (x)=x+在区间(0,1)上单调递减.
 利用定义证明函数单调性的步骤
(1)取值:设x1,x2是该区间内的任意两个值,且x1(2)作差变形:作差f (x1)-f (x2),并通过因式分解、通分、配方、有理化等手段,转化为易判断正负的式子.
(3)定号:确定f (x1)-f (x2)的符号.
(4)结论:根据f (x1)-f (x2)的符号及定义判断单调性.
提醒:作差变形是证明单调性的关键,且变形的结果是几个因式乘积的形式.
[跟进训练]
1.试用函数单调性的定义证明:f (x)=在区间(1,+∞)上单调递减.
[证明] 设x1和x2是区间(1,+∞)上任意两个实数,且x1<x2,由题意,f (x)==2+,
则f (x1)-f (x2)==,
因为1<x1<x2,
所以x2-x1>0,x1-1>0,x2-1>0,
所以f (x1)>f (x2),
所以f (x)在区间(1,+∞)上单调递减.
类型2 求函数的单调区间
【例2】 求下列函数的单调区间,并指出该函数的单调性.
(1)f (x)=-;(2)f (x)=(3)f (x)=-x2+2|x|+3.
[解] (1)函数f (x)=-的单调区间为(-∞,0),(0,+∞),其在(-∞,0),(0,+∞)上都是单调递增的.
(2)当x≥1时,f (x)是增函数,当x<1时,f (x)是减函数,所以f (x)的单调区间为(-∞,1),[1,+∞),并且函数f (x)在区间(-∞,1)上单调递减,在[1,+∞)上单调递增.
(3)因为f (x)=-x2+2|x|+3=
根据解析式可作出函数的图象如图所示,由图象可知,
函数f (x)的单调区间为(-∞,-1],(-1,0),[0,1),[1,+∞).
f (x)在区间(-∞,-1],[0,1)上单调递增,在区间(-1,0),[1,+∞)上单调递减.
 求函数单调区间的方法
(1)利用基本初等函数的单调性,如本例(1)和(2),其中分段函数的单调区间要根据函数的自变量的取值范围分段求解.
(2)利用函数的图象,如本例(3).
提醒:若所求出函数的单调增区间或单调减区间不唯一,函数的单调区间之间要用“,”隔开,如本例(1)和(3).
[跟进训练]
2.(1)如图所示,写出在每一单调区间上函数的单调性;
(2)写出y=|x2-2x-3|的单调区间.
[解] (1)函数在[-1,0],[2,4]上单调递减,在[0,2],[4,5]上单调递增.
(2)先画出y=的图象,如图.
所以y=|x2-2x-3|的减区间为(-∞,-1],[1,3];增区间为[-1,1],[3,+∞).
类型3 函数单调性的应用
【例3】 【链接教材P82例3】
(1)若函数f (x)=-x2-2(a+1)x+3在区间(-∞,3]上单调递增,则实数a的取值范围是________.
(2)已知函数y=f (x)是(-∞,+∞)上的增函数,且f (2x-3)>f (5x-6),则实数x的取值范围为________.
(1)决定二次函数单调性的因素有哪些?由此思考该因素与区间(-∞,3]存在怎样的数量关系?
(2)若f (x)是定义域上的单调函数,且f (a)>f (b),由此我们能得出变量a,b的大小关系吗,同样思考如何得出该例(2)中变量2x-3与5x-6的大小关系?
(1)(-∞,-4] (2)(-∞,1) [(1)∵f (x)=-x2-2(a+1)x+3的开口向下,要使f (x)在区间(-∞,3]上单调递增,只需-(a+1)≥3,即a≤-4.
∴实数a的取值范围为(-∞,-4].
(2)∵f (x)在(-∞,+∞)上是增函数,且f (2x-3)>f (5x-6),∴2x-3>5x-6,即x<1.
∴实数x的取值范围为(-∞,1).]
[母题探究]
若本例(2)的函数f (x)在区间(0,+∞)上单调递减,求x的取值范围.
[解] 由题意可知,
解得x>.
∴x的取值范围为.
【教材原题·P82例3】
例3 若函数f (x)=x2+2(a-1)x+2在区间(-∞,4)上单调递减,求实数a的取值范围.
[解] 因为二次函数f (x)=x2+2(a-1)x+2的图象的对称轴为直线x=1-a,且开口向上,所以函数f (x)在区间(-∞,1-a]上单调递减.
又已知该函数在区间(-∞,4)上单调递减,则1-a≥4,即a≤-3.
故实数a的取值范围为(-∞,-3].
 函数单调性的应用
(1)函数单调性定义的“双向性”:利用定义可以判断、证明函数的单调性,反过来,若已知函数的单调性可以确定函数中参数的取值范围.
(2)若一个函数在区间[a,b]上是单调的,则此函数在这一单调区间内的任意非空子集上也是单调的.
[跟进训练]
3.(1)若f (x)在R上是减函数,则f (-1)与f (a2+1)之间有(  )
A.f (-1)≥f (a2+1)    B.f (-1)>f (a2+1)
C.f (-1)≤f (a2+1) D.f (-1)(2)若f (x)在区间[0,+∞)上单调递增,则不等式f (x)(1)B (2) [(1)∵a2+1>-1,且f (x)为R上的减函数,∴f (a2+1)(2)∵f (x)在区间[0,+∞)上单调递增,且f (x)∴解得
即0≤x<,所以不等式的解集为.]
1.(多选题)如图是定义在区间[-5,5]上的函数y=f (x)的图象,则下列关于函数f (x)的说法正确的是(  )
A.函数在区间[-5,-3]上单调递增
B.函数在区间[1,4]上单调递增
C.函数在区间[-3,1]∪[4,5]上单调递减
D.函数在区间[-5,5]上没有单调性
ABD [由题图可知,f (x)在区间[-3,1],[4,5]上单调递减,单调区间不可以用“∪”连接,故C错误,其余选项均正确.]
2.下列函数中,在区间(0,+∞)上单调递减的是(  )
A.y=- B.y=x
C.y=x2 D.y=1-x
D [函数y=1-x在区间(0,+∞)上单调递减,其余函数在(0,+∞)上单调递增,故选D.]
3.(教材P82练习T3改编)如果函数f (x)=x2-2bx+2在区间[3,+∞)上单调递增,则b的取值范围为(  )
A.b=3 B.b≥3 C.b≤3 D.b≠3
C [函数f (x)=x2-2bx+2的图象是开口向上,且以直线x=b为对称轴的抛物线,
若函数f (x)=x2-2bx+2在区间[3,+∞)上单调递增,则b≤3,故选C.]
4.若y=(2k-1)x+b是R上的减函数,则实数k的取值范围为________.
 [由2k-1<0得k<.]
5.已知f (x)是定义在R上的增函数,且f (x2-2)(-2,1) [∵f (x)是定义在R上的增函数,且f (x2-2)∴x2-2<-x,
即x2+x-2<0,解得-2∴x的取值范围是(-2,1).]
回顾本节知识,自我完成以下问题:
1.若x1,x2是区间I上的任意实数,且(x1-x2)·[f (x1)-f (x2)]>0,能否判定f (x)在区间I上的单调性?
[提示] 能,增函数.
2.到目前为止,判定函数单调性的方式有哪些?
[提示] 定义法、图象法和基本初等函数法.
3.证明一个函数的单调性常有哪些步骤?
[提示] 一般遵循:设元、作差、变形、判号和下结论.
4.在应用函数单调性解题时应注意什么?
[提示] 已知函数单调性求参数的范围时,要树立两种意识:一是等价转化意识, 如f (x)在区间D上递增,则f (x1)课时分层作业(二十一) 函数的单调性
一、选择题
1.已知四个函数的图象如图所示,其中在定义域内具有单调性的函数是(  )
A     B     C     D
B [由题图可知,选项B是定义域上的增函数,选项ACD不具有单调性.故选B.]
2.函数f (x)在R上是减函数,则有(  )
A.f (3)C.f (3)>f (5) D.f (3)≥f (5)
C [∵3<5,且f (x)为R上的减函数,
∴f (3)>f (5).]
3.(多选题)下列函数在区间(0,+∞)上单调递增的是(  )
A.y=2x+1 B.y=x2+1
C.y=3-x D.y=x2+2x+1
ABD [易知选项A,B,D在区间(0,+∞)上是单调递增的,C是减函数,故选ABD.]
4.已知函数f (x)=在(1,+∞)上单调递增,则实数a的取值范围为(  )
A.[2,+∞) B.[0,+∞)
C.[1,2] D.[3,+∞)
A [由题意知,a>0,其定义域为,则需满足(1,+∞) ,即≤1,则a≥2.]
5.函数f (x)=|x|,g(x)=x(2-x)的递增区间依次是(  )
A.(-∞,0],(-∞,1] B.(-∞,0],(1,+∞)
C.[0,+∞),(-∞,1] D.[0,+∞),[1,+∞)
C [分别作出f (x)与g(x)的图象(图略)得:f (x)在[0,+∞)上单调递增,g(x)在(-∞,1]上单调递增,故选C.]
二、填空题
6.如果二次函数f (x)=x2-(a-1)x+5在区间上单调递增,则实数a的取值范围为________.
(-∞,2] [∵函数f (x)=x2-(a-1)x+5的对称轴为x=且在区间上单调递增,
∴,即a≤2.]
7.若函数f (x)=在(a,+∞)上单调递减,则a的取值范围是________.
[-1,+∞) [函数f (x)=的单调递减区间为(-1,+∞),(-∞,-1),
又f (x)在(a,+∞)上单调递减,所以a≥-1.]
8.已知f (x)在定义域内是减函数,且f (x)>0,在其定义域内下列函数为单调增函数的是________.
①y=a+f (x)(a为常数);
②y=a-f (x)(a为常数);
③y=;④y=[f (x)]2.
②③ [f (x)在定义域内是减函数,且f (x)>0时,-f (x),均为增函数,故选②③.]
三、解答题
9.(源自人教A版教材)根据定义证明函数y=x+在区间(1,+∞)上单调递增.
[证明]  x1,x2∈(1,+∞),且x1y1-y2==(x1-x2)+=(x1-x2)+=(x1x2-1).
由x1,x2∈(1,+∞),得x1>1,x2>1.
所以x1x2>1,x1x2-1>0.
又由x1于是(x1x2-1)<0,
即y1所以,函数y=x+在区间(1,+∞)上单调递增.
10.若f (x)在区间(0,+∞)上单调递增,解不等式f (x)>f (8(x-2)).
[解] 由f (x)在(0,+∞)上单调递增得
解得2<x<.
∴不等式的解集为.
11.若函数y=ax与y=-在(0,+∞)上都是单调递减的,则函数f (x)=ax2+bx在(0,+∞)上(  )
A.单调递增 B.单调递减
C.先增后减 D.先减后增
B [由于函数y=ax与y=-在(0,+∞)上均为减函数,故a<0,b<0,故二次函数f (x)=ax2+bx的图象开口向下,且对称轴为直线x=-<0,故函数f (x)=ax2+bx在(0,+∞)上单调递减.]
12.(多选题)如果函数f (x)在区间[a,b]上单调递增,对于任意的x1,x2∈[a,b](x1≠x2),则下列结论中正确的是(  )
A.>0
B.(x1-x2)[f (x1)-f (x2)]>0
C.f (a)≤f (x1)D.f (x1)>f (x2)
AB [由函数单调性的定义可知,若函数y=f (x)在给定的区间上单调递增,则x1-x2与f (x1)-f (x2)同号,由此可知,选项A,B正确;对于选项C,D,因为x1,x2的大小关系无法判断,所以无法判断f (x1)与f (x2)的大小,故C,D不正确.]
13.已知函数f (x)=是R上的减函数,则实数a的取值范围是________.
(0,2] [依题意得实数a满足
解得014.若函数f (x)=在区间(-∞,a)上单调递减,在(a,+∞)上单调递增,则实数a的取值范围是________.
[-1,0] [根据反比例函数的性质可知,要使函数f (x)在区间(-∞,a)上单调递减,则a≤0,f (x)=|x+1|,在(a,+∞)上单调递增,则a≥-1,故实数a的取值范围是[-1,0].]
15.若f (x)在(0,+∞)上单调递增,且对一切x,y>0,满足f =f (x)-f (y).
(1)求f (1)的值;
(2)若f (6)=1,求不等式f (x+3)-f (2)<1的解集.
[解] (1)在f =f (x)-f (y)中,令x=y=1,则有f (1)=f (1)-f (1)=0,∴f (1)=0.
(2)∵f (6)=1,
∴f (x+3)-f (2)<1=f (6),∴f ∵f (x)在(0,+∞)上单调递增,
∴解得-3故不等式的解集为{x|-312/123.2 函数的基本性质
3.2.1 函数的单调性与最值
第1课时 函数的单调性
学习任务 核心素养
1.理解函数的单调性及其几何意义,能运用函数图象理解和研究函数的单调性.(重点、难点) 2.会用函数单调性的定义判断(或证明)一些函数的单调性.(难点) 3.会求一些具体函数的单调区间.(重点) 1.借助单调性的证明,培养逻辑推理素养. 2.利用求单调区间及应用单调性解题,培养直观想象和数学运算素养.
德国心理学家艾宾浩斯曾经对记忆保持量进行了系统的实验研究,并给出了类似下图所示的记忆规律.
如果我们以x表示时间间隔(单位:h),y表示记忆保持量,则不难看出,图中y是x的函数,记这个函数为y=f (x).
这个函数反映出记忆具有什么规律?我们用数学语言如何描述该规律?
知识点1 增函数与减函数的定义
函数 增函数 减函数
图示
条件 设函数f (x)的定义域为D,区间I D:如果对于I上任意两个值x1,x2,当x1都有__________ 都有__________
结论 f (x)是区间I上的增函数,也称f (x)在区间I上单调__________ f (x)是区间I上的减函数,也称f (x)在区间I上单调__________
在增函数和减函数定义中,能否把“任意x1,x2∈I”改为“存在x1,x2∈I”?举例说明.
                                    
                                    
增、减函数定义中x1,x2的三个特征
(1)任意性,即“任意两个值x1,x2”中“任意”二字绝不能去掉,证明时不能以特殊代替一般;
(2)有大小,通常规定x1(3)属于同一个单调区间.
1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)所有的函数在定义域上都具有单调性. (  )
(2)若函数y=f (x)在定义域上有f (1)(3)若f (x)为R上的减函数,则f (0)>f (1). (  )
知识点2 函数的单调性与单调区间
如果函数y=f (x)在区间I上是增函数或减函数,那么就说函数y=f (x)在这一区间上具有(严格的)单调性,区间I叫作y=f (x)的__________.
对函数单调性的理解
(1)函数单调性关注的是整个区间上的性质,单独一点不存在单调性问题,所以单调区间的端点若属于定义域,则该点处区间可开可闭,若区间端点不属于定义域则只能开.
(2)单调区间I 定义域D.
(3)遵循最优原则,单调区间应尽可能大.
2.函数y=f (x)的图象如图所示,其单调递增区间是(  )
A.[-4,4]
B.[-4,-3]∪[1,4]
C.[-3,1]
D.[-3,4]
3.函数y=的单调递减区间是________.
类型1 函数单调性的判定与证明
【例1】 证明函数f (x)=x+在区间(0,1)上单调递减.
[尝试解答]                                     
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
 利用定义证明函数单调性的步骤
(1)取值:设x1,x2是该区间内的任意两个值,且x1(2)作差变形:作差f (x1)-f (x2),并通过因式分解、通分、配方、有理化等手段,转化为易判断正负的式子.
(3)定号:确定f (x1)-f (x2)的符号.
(4)结论:根据f (x1)-f (x2)的符号及定义判断单调性.
提醒:作差变形是证明单调性的关键,且变形的结果是几个因式乘积的形式.
[跟进训练]
1.试用函数单调性的定义证明:f (x)=在区间(1,+∞)上单调递减.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
类型2 求函数的单调区间
【例2】 求下列函数的单调区间,并指出该函数的单调性.
(1)f (x)=-;(2)f (x)=(3)f (x)=-x2+2|x|+3.
[尝试解答]                                     
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
 求函数单调区间的方法
(1)利用基本初等函数的单调性,如本例(1)和(2),其中分段函数的单调区间要根据函数的自变量的取值范围分段求解.
(2)利用函数的图象,如本例(3).
提醒:若所求出函数的单调增区间或单调减区间不唯一,函数的单调区间之间要用“,”隔开,如本例(1)和(3).
[跟进训练]
2.(1)如图所示,写出在每一单调区间上函数的单调性;
(2)写出y=|x2-2x-3|的单调区间.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
类型3 函数单调性的应用
【例3】 【链接教材P82例3】
(1)若函数f (x)=-x2-2(a+1)x+3在区间(-∞,3]上单调递增,则实数a的取值范围是________.
(2)已知函数y=f (x)是(-∞,+∞)上的增函数,且f (2x-3)>f (5x-6),则实数x的取值范围为________.
(1)决定二次函数单调性的因素有哪些?由此思考该因素与区间(-∞,3]存在怎样的数量关系?
(2)若f (x)是定义域上的单调函数,且f (a)>f (b),由此我们能得出变量a,b的大小关系吗,同样思考如何得出该例(2)中变量2x-3与5x-6的大小关系?
[母题探究]
若本例(2)的函数f (x)在区间(0,+∞)上单调递减,求x的取值范围.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
 函数单调性的应用
(1)函数单调性定义的“双向性”:利用定义可以判断、证明函数的单调性,反过来,若已知函数的单调性可以确定函数中参数的取值范围.
(2)若一个函数在区间[a,b]上是单调的,则此函数在这一单调区间内的任意非空子集上也是单调的.
[跟进训练]
3.(1)若f (x)在R上是减函数,则f (-1)与f (a2+1)之间有(  )
A.f (-1)≥f (a2+1)    B.f (-1)>f (a2+1)
C.f (-1)≤f (a2+1) D.f (-1)(2)若f (x)在区间[0,+∞)上单调递增,则不等式f (x)1.(多选题)如图是定义在区间[-5,5]上的函数y=f (x)的图象,则下列关于函数f (x)的说法正确的是(  )
A.函数在区间[-5,-3]上单调递增
B.函数在区间[1,4]上单调递增
C.函数在区间[-3,1]∪[4,5]上单调递减
D.函数在区间[-5,5]上没有单调性
2.下列函数中,在区间(0,+∞)上单调递减的是(  )
A.y=- B.y=x
C.y=x2 D.y=1-x
3.(教材P82练习T3改编)如果函数f (x)=x2-2bx+2在区间[3,+∞)上单调递增,则b的取值范围为(  )
A.b=3 B.b≥3 C.b≤3 D.b≠3
4.若y=(2k-1)x+b是R上的减函数,则实数k的取值范围为________.
5.已知f (x)是定义在R上的增函数,且f (x2-2)回顾本节知识,自我完成以下问题:
1.若x1,x2是区间I上的任意实数,且(x1-x2)·[f (x1)-f (x2)]>0,能否判定f (x)在区间I上的单调性?
2.到目前为止,判定函数单调性的方式有哪些?
3.证明一个函数的单调性常有哪些步骤?
4.在应用函数单调性解题时应注意什么?
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