作业四 证明勒让德函数的正交性

作业四 证明勒让德函数的正交性
作业四 证明勒让德函数的正交性

作业四 证明勒让德函数的正交性

证明:(1)由勒让德方程0)1('2")1(2=++--y n n xy y x 即[(1?x 2)y ′]′+n n +1 y =0可得:

1?x 2 P m ′(x) ′+m m +1 P m x =0 [1]

1?x 2 P n ′(x) ′+n n +1 P n x =0 [2]

方程 1 ×P n ? 2 ×P m 在求其在-1到1上的积分可得: 1 ×P n ? 2 ×P m 1

?1

dx

= m m +1 ?n n +1 P n x P m (x)dx 1?1+ 1?x 2 P m ′ x ′P n 1?1

x dx

? 1?x 2 P n ′ x ′P m 1?1

x dx =0

1?x 2 P m ′ x ′P n 1?1 x dx

= 1?

x 2 P m ′ x P n x 1?1? 1?x 2 1?1P m ′ x P n ′(x )dx =? 1?x 2 1?1

P m ′ x P n ′(x )dx

同理可得:

1?

x 2 P n ′ x ′P m

1?1 x dx =? 1?x 2 1?1P m ′ x P n ′(x)dx 故有: m m +1 ?n n +1 P n x P m (x)dx 1?1=0

当n m ≠时 P n x P m (x)dx 1

?1=0

(2)的证明不妨先证明勒让德函数的递推公式之一: n +1 P n+1(x)? 2n +1 xP n (x)+nP n ?1(x)=0 由母函数:)(211

),(02x P t t tx t x w n n n ∑∞==+-=

ln w(x,t)=?12

ln(1?2xt +t 2) 对t 求导得:

w ′(x,t)=?1?2x +2t 2=x ?t 2

即w x,t x ?t =w ′ x,t (1?2xt +t 2)

又母函数直接对t 求导得:

w ′(x,t)= P n (x)t n ?1∞

n=1

n

带入上式可得:

x ?t P n (x)t n ∞n=0

= P n x t n ?1∞n=1n 1?2xt +t 2 = P n+1 x t n ∞n=0

(n +1) 1?2xt +t 2

xP n (x)t n ∞n=0

? P n (x)t n+1∞n=0

= P n+1 x t n ∞n=0 n +1 ?2x P n+1 x t n+1∞n=0 n +1 + P n+1 x t n+2∞n=0(n +1) 移项合并可得:

t n n +1 P n+1(x)? 2n +1 xP n (x)+nP n ?1(x)=0∞

n=1

n +1 P n+1(x)? 2n +1 xP n (x)+nP n ?1(x)=0得证 nP n x ? 2n ?1 xP n ?1 x +(n ?1)P n ?2(x)=0

P n 21

?1 x dx =1 P n 1?1

x [ 2n ?1 xP n ?1 x ?(n ?1)P n ?2(x)]dx =2n ?1 xP n x P n ?1(x)dx 1?1?n ?1 P n x P n ?2(x)dx 1

?1

因为当n m ≠时 P n x P m (x)dx 1

?1=0

P n x P n ?2(x)dx 1?1=0

P n 21?1

x dx =

2n ?1n xP n x P n ?1(x)dx 1?1 将xP n x =

12n+1[ n +1 P n+1(x)+nP n ?1(x)]带入上式得: P n 21?1

x dx

=2n ?1

n 12n +1 P n ?1 x [ n +1 P n+1(x)+nP n ?1(x)]dx 1?1

=2n ?12n +1 P n ?1

21?1 x dx =2n ?12n +12n ?32n ?1……13 P 021?1

x dx =1 1dx 1?1

=22n +1

即 P n x P m (x)dx 1?1=0当n m ≠时

P n 21?1 x dx =22n+1命题得证!

三角函数性和e指数形式的傅里叶变换

三角级数、傅里叶级数对于所有在以 2pi 为周期的函数 f(x) ,可以用一组如下的三角函数系将其展开: 1, cosx, sinx , cox2x, sin2x , ... , coxnx, sinnx , ... 显然,这组基在[-pi,pi] 上是正交的,因此可以在周期区间求积分获得函数 f(x) 在以三角函数系为基的展开系数,或者说以三角函数系为坐标的投影值aO,an,bn ......... 一个一般的函数 f(x) 可以表示为奇函数和偶函数的叠加,因此它的展开既含有正弦项又含有余弦项,但偶函数的展开仅含有常数项a0 和正弦项,相似的,奇函数展开仅含有余弦项。 傅里叶级数的复数形式 根据欧拉公式e A jx=cosx+jsinx ,任意正弦、余弦项可以用复指表示,即cosx=(eAjx+eA-jx)/2 ,sinx=(eAjx-eA-jx)/2j 。所以,任何一个周期函数 f(x) 既可以在三角函数系上表出也可以在复指数系 1, eAjx , , eAjnx上表出,在不同的坐标系之间,存在映射关系。 但重要的是,由于积分变换的核函数形式发生改变,其物理意义也将有所变化。由于复数的引入,每一个复指数 eAjnx 相对于三角函数系都变为一个二维量,其物理含义是一条三维螺旋线。其道理非常简单,一个实参a 表示数轴上的一点,而一个复数a+bj 表示二维坐标上的一点,所以 cosx, sinx 分别表示 一条二维曲线,而e^jx二cosx+jsinx 是一条空间三维曲线

傅里叶变换 周期信号用傅里叶级数表示,非周期信号可以借助傅里叶变换进行. 对实信号做傅立叶变换时,如果按指数 e A j 31为核来求,我们将得到双边频谱。以角频率为Q的余弦信号为例,它有具有位于士Q两处的,幅度各为0.5,相角为零的频率特性。实际上,CO E t就是 eAj Q t与eAj- Q t 两条螺旋线的叠加,他们虚部刚好对消,只剩下实部。 Q 1与Q2两个角速度的螺旋线坐标值的叠加并不等于角速度 Q 1 + Q 2,因为从角速度到螺旋线的映射不是线性关系。这一现象正 体现了频率的正交特性,也是频率分析理论存在的基础. 经过傅立叶变换得到的负频率表示一条反向旋转的螺旋线,而复频率表示一条整体改变90度相位的螺旋线,它们分别与正频率,实频相对应,都表示一个特定的螺旋线,并没有玄妙的含义。 连续频谱 周期信号用傅里叶级数展开所获得频率线状谱的物理意义十分明确,即整个信号由所有谱线存在处频率分量叠加而成?比如信号CO Qt对应Q与 -Q处两根谱线. 困难的问题是对连续谱的理解 .以下为标准的傅里叶变换对 由于存在关系式:e^j-wt二cos-wt+j*sin-wt,再联想一个信号在三角函数 系上的展开,可以认为上述傅里叶变换的意义是得到信号x(t)实部的

(完整版)高中抽象函数的单调性习题总结,推荐文档

10月2日 抽象函数的单调性 1、对任意都有:,当,又知 ()f x ,x y R ∈()()()f x y f x f y +=+0,()0x f x ><时,求在上的值域. (1)2f =-()f x []3,3x ∈-2、f(x)对任意实数x 与y 都有,当x>0时,f(x)>2 ()()()2f x f y f x y -=--(1)求证:f(x)在R 上是增函数; (2)若f(1)=5/2,解不等式f(2a-3) < 3. 3、已知函数对任意有,当时,f x ()x y R ,∈f x f y f x y ()()()+=++2x >0,,求不等式的解集. f x ()>2f ()35=f a a ()2223--<4、f(x)是定义在x>0的函数,且f(xy) = f(x) + f(y);当x>1时有f(x)<0;f(3) = -1. (1)求f(1)和f(1/9)的值;(2)证明f(x)在x>0上是减函数; (3)解不等式f(x) + f(2-x) < 2。 5、定义在上函数对任意的正数均有:,且当(0,)+∞()y f x =,a b (()() a f f a f b b =-时,,(I )求的值;(II )判断的单调性, 1x <()0f x >(1)f ()f x 6、若非零函数对任意实数均有,且当时,)(x f b a ,()()()f a b f a f b +=?0x f (1)求证: ;(2)求证:为减函数 (3)当时,解不等()0f x >)(x f 161)4(=f 式4 1)5()3(2≤ -?-x f x f 7、已知是定义在[-1,1]上的奇函数,且,若任意的,总有 ()f x (1)1f =[1,1]a b ∈-、. ()(()())0a b f a f b ++>(1)判断函数在[-1,1]上的单调性,并证明你的结论;(2)解不等式:()f x ;(3)若对所有的恒成立,其中 (1)(12)f x f x -<-2()21f x m pm -+≤[1,1]x ∈-

函数的单调性 知识点与题型归纳

1.理解函数的单调性、最大值、最小值及其几何意义. 2.会运用基本初等函数的图象分析函数的性质. ★备考知考情 1.函数的单调性是函数的一个重要性质,是高考的热点,常见问题有:求单调区间,判断函数的单调性,求参数的取值,利用函数单调性比较数的大小,以及解不等式等.客观题主要考查函数的单调性,最值的确定与简单应用. 2.题型多以选择题、填空题的形式出现,若与导数交汇命题,则以解答题的形式出现. 一、知识梳理《名师一号》P15 注意: 研究函数单调性必须先求函数的定义域, 函数的单调区间是定义域的子集 单调区间不能并! 知识点一函数的单调性 1.单调函数的定义 1

2 2.单调性、单调区间的定义 若函数f (x )在区间D 上是增函数或减函数,则称函数f (x )在这一区间上具有(严格的)单调性,区间D 叫做f (x )的单调区间. 注意: 1、《名师一号》P16 问题探究 问题1 关于函数单调性的定义应注意哪些问题? (1)定义中x 1,x 2具有任意性,不能是规定的特定值. (2)函数的单调区间必须是定义域的子集; (3)定义的两种变式: 设任意x 1,x 2∈[a ,b ]且x 1-f x f x x x ? f (x )在[a ,b ]上是增函数;

3 1212 ()() 0-<-f x f x x x ? f (x )在[a ,b ]上是减函数. ②(x 1-x 2)[f (x 1)-f (x 2)]>0?f (x )在[a ,b ]上是增函数; (x 1-x 2)[f (x 1)-f (x 2)]<0?f (x )在[a ,b ]上是减函数. 2、《名师一号》P16 问题探究 问题2 单调区间的表示注意哪些问题? 单调区间只能用区间表示,不能用集合或不等式表示; 如有多个单调区间应分别写,不能用并集符号“∪”联结,也不能用“或”联结. 知识点二 单调性的证明方法:定义法及导数法 《名师一号》P16 高频考点 例1 规律方法 (1) 定义法: 利用定义证明函数单调性的一般步骤是: ①任取x 1、x 2∈D ,且x 10,则f (x )在区间D 内为增函数;如果f ′(x )<0,则f (x )在区间D 内为减函数. 注意:(补充) (1)若使得f ′(x )=0的x 的值只有有限个,

数学物理方程第三章 函数的正交系(1)

(20141008)第三章 函数的正交系(1) 1. 向量及其内积 一个k 维复向量是由k 个有序复数组成的,即 ()12,,,k a a a =a K 复向量的加法于标量乘法与实向量相同,且标量可以为复数,即 ()1122,,,k k a b a b a b +=+++a b K ()12,,, ()k c ca ca ca c =∈a C K 同时,零向量(0,0,,0)K 记为0,k 维复向量空间记为k C 。 两个向量的内积定义为 11221,k k k i i i a b a b a b a b ==+++=∑a b L 同时,向量的内积还是厄米对称的,即 ,,=b a a b 向量的模定义为 1k i == ===a ,k ?∈a b C 都有 222 2Re ,+=++a b a a b b 对上式简要证明如下: 根据向量的内积和向量的模的定义有 2 ,,,,,,,,,+==a b a +b a +b =a a +a b +b a +b b a a +a b +a b +b b 由于对于任意复数 c i αβ=+ 其共轭复数为 c i αβ=- 因此 c c 22Re(c c)α+==+ 其中,Re 为复数的实数部分,所以

222 2Re ,+=++a b a a b b 柯西-施瓦茨不等式:,k ?∈a b C 都有 ,≤a b a b 三角不等式:,k ?∈a b C 都有 +≤+a b a b 毕达哥拉斯定理:若1,,,k ∈2n a a a C K 且两两正交,即 ,0 ()i j i j =≠a a 则有: 2222 1212n n +++=+++a a a a a a L L 补充术语 若向量1=u ,则称其为归一化的,或称为单位向量。任意一个非零向量可以通过除以其自身的模进行归一化,即 =a u a 若一个向量集合中的所有向量都非零且两两垂直,则称这些向量为正交系; 若一个向量集合中的所有向量都两两垂直且归一化,则称这些向量为归一正交系。 向量系{},,12a a K 是正交归一的,当且仅当 ,i j ij a a δ= 其中ij δ称作克罗内克符号(Kronecker symbol ) i j =时 1ij δ= i j ≠时 0ij δ= 任意正交系{},,1n a a K 中的所有向量都是相互独立的,即下式 10n c c ++=1n a a L

高中一年级函数单调性完整版

函数的单调性 学习目标(1)掌握函数的基本性质(单调性、最大值或最小值、奇偶性),能应 用函数的基本性质解决一些问题。 (2)从形与数两方面理解函数单调性的概念,初步掌握利用函数图象和 单调性定义判断、证明函数单调性的方法. (3)了解奇偶性的概念,回 会利用定义判断简单函数的奇偶性。 重点与难点 (1)判断或证明函数的单调性; (2)奇偶性概念的形成与函数奇偶性的判断。 学习过程 【学习导航】 知识网络 学习要求 1. 从特殊到一般,掌握增函数、减函数、单调区间的概念; 2. 会根据图像说出函数的单调区间,并能指出其增减性; 3. 会用定义证明一些简单函数的单调性. 自学评价 观察函数x x f =)(,2 )(x x f =的图象 从左至右看函数图象的变化规律: (1). x x f =)(的图象是_________的, 2)(x x f =的图象在y 轴左侧是______的,2)(x x f =的图象在y 轴右侧是_______的. (2). x x f =)(在),(+∞-∞上,f (x )随着x 的增大而___________;2 )(x x f =在]0,(-∞ 上,f (x )随着x 的增大而_______;2 )(x x f =在),0(+∞上,f (x )随着x 的增大而________. 一、 函数的单调性 1.单调函数的定义 (1)增函数:一般地,设函数()f x 的定义域为I :如果对于属于I 内某个区间上的任意两个自变量的值1x 、2x ,当1x <2x 时都有12()()f x f x <,那么就说()f x 在这个区间上是增函数。 (2)减函数:如果对于属于I 内某个区间上的任意两个自变量的值1x 、2x ,当1x <2x 时 函数的单调性 单调性的定义 定义法证明函数的单调性 增函数 减函数 单调区间 x y 0 x y 0 x x f =)( 2)(x x f =

自己整理抽象函数单调性及奇偶性练习及答案

1、已知f x ()的定义域为R ,且对任意实数x ,y 满足f xy f x f y ()()()=+,求 证:f x ()是偶函数。 2、已知f(x)是定义在(-∞,+∞)上的不恒为零的函数,且对定义域内的任意x,y,f(x)都满足f(xy)=yf(x)+xf(y). (1)求f(1),f(-1)的值; (2)判断f(x)的奇偶性,并说明理由. 3、函数f(x)对任意x ?y ∈R,总有f(x)+f(y)=f(x+y),且当x>0时, f x ()<0, f(3)=-2. (1)判断并证明f(x)在区间(-∞,+∞)上的单调性; (2)求f(x)在[-3,3]上的最大值和最小值. 4、已知函数f (x )在(-1,1)上有定义,f (2 1)=-1,当且仅当0

6、定义在R 上的函数y=f(x),f(0)≠0,当x>0时,f(x)>1,且对任意的a 、b ∈R ,有f(a+b)=f(a)f(b), (1) 求证:f(0)=1; (2) 求证:对任意的x ∈R ,恒有f(x)>0; (3)证明:f(x)是R 上的增函数; (4)若f(x)·f(2x-x 2)>1,求x 的取值范围。 7、已知函数()f x 的定义域为R,对任意实数,m n 都有1 ()()()2 f m n f m f n +=++, 且1()02f =,当1 2 x >时, ()f x >0. (1)求(1)f ; (2) 判断函数()f x 的单调性,并证明. 8、函数()f x 的定义域为R,并满足以下条件:①对任意x R ∈,有()f x >0;②对任 意,x y R ∈,有()[()]y f xy f x =;③1 ()13 f >. (1)求(0)f 的值; (2)求证: ()f x 在R 上是单调减函数;

用函数单调性定义证明

用函数单调性定义证明 例1、用函数单调性定义证明: (1)为常数)在上是增函数. (2)在上是减函数. 分析:虽然两个函数均为含有字母系数的函数,但字母对于函数的单调性并没有影响,故无须讨论. 证明: (1)设是上的任意两个实数,且, 则 = 由得,由得, . ,,即 . 于是即 . 在上是增函数. (2) 设是上的任意两个实数,且, 则 由得,由得

.又 , . 于是 即 . 在 上是减函数. 小结:由(1)中所得结论可知二次函数的单调区间只与对称轴的位置和开口方向有关,与常数 无关.若函数解析式是分式,通常变形时需要通分,将分子、分母都化成乘积的形式便于判断符号. 根据单调性确定参数 例1、函数 在 上是减函数,求 的取值集合. 分析:首先需要对 前面的系数进行分类讨论,确定函数的类型,再做进一步研究. 解:当 时,函数此时为 ,是常数函数,在 上不 具备增减性. 当 时, 为一次函数,若在 上是减函数,则有 ,解得 .故所求 的取值集合为 . 小结:此题虽比较简单,但渗透了对分类讨论的认识与使用. 例1、 设函数ax x x f -+=1)(2,其中0>a ,求a 的取值范围,使函数)(x f 在 区间[]+∞,0上是单调函数. 分析:由于函数的单调性不易直接判断,而且含有字母系数,求解过程中需要讨论字母的范围,因此可以从单调性定义出发,从定义求解释一种基本的方法,不可忽视. 解: 在[]+∞,0上任取1x ,2x ,使得21x x < )()(21x f x f -

)(11212 221x x a x x --+-+= )(1 12122 212 2 21x x a x x x x --+++-= )1 1)( (22 21 2121a x x x x x x -++++-= (Ⅰ)当1≥a 时,因为11 122 21 21<++++x x x x , 01 122 21 21<-++++a x x x x ,又 021<-x x , 所以0)()(21>-x f x f ,即)()(21x f x f > 所以当1≥a 时,函数)(x f 在区间[]+∞,0上是单调递减函数 (Ⅱ)当10<

三角函数性和e指数形式的傅里叶变换

三角级数、傅里叶级数 对于所有在以2pi为周期的函数f(x),可以用一组如下的三角函数系将其展开: 1,cosx,sinx,cox2x,sin2x,……,coxnx,sinnx,…… 显然,这组基在[-pi,pi]上是正交的,因此可以在周期区间求积分获得函数f(x)在以三角函数系为基的展开系数,或者说以三角函数系为坐标的投影值a0,an,bn…… 一个一般的函数f(x)可以表示为奇函数和偶函数的叠加,因此它的展开既含有正弦项又含有余弦项,但偶函数的展开仅含有常数项a0和正弦项,相似的,奇函数展开仅含有余弦项。 傅里叶级数的复数形式 根据欧拉公式e^jx=cosx+jsinx,任意正弦、余弦项可以用复指表示,即cosx=(e^jx+e^-jx)/2,sinx=(e^jx-e^-jx)/2j。所以,任何一个周期函数f(x)既可以在三角函数系上表出也可以在复指数系1, e^jx,……,e^jnx上表出,在不同的坐标系之间,存在映射关系。但重要的是,由于积分变换的核函数形式发生改变,其物理意义也将有所变化。由于复数的引入,每一个复指数e^jnx相对于三角函数系都变为一个二维量,其物理含义是一条三维螺旋线。其道理非常简单,一个实参a表示数轴上的一点,而一个复数a+bj表示二维坐标上的一点,所以cosx,sinx分别表示

一条二维曲线,而e^jx=cosx+jsinx是一条空间三维曲线。 傅里叶变换 周期信号用傅里叶级数表示,非周期信号可以借助傅里叶变换进行.对实信号做傅立叶变换时,如果按指数e^jωt为核来求,我们将得到双边频谱。以角频率为Ω的余弦信号为例,它有具有位于±Ω两处的,幅度各为0.5,相角为零的频率特性。实际上,COSΩt就是e^jΩt与e^j-Ωt两条螺旋线的叠加,他们虚部刚好对消,只剩下实部。 Ω1与Ω2两个角速度的螺旋线坐标值的叠加并不等于角速度 Ω1+Ω2,因为从角速度到螺旋线的映射不是线性关系。这一现象正体现了频率的正交特性,也是频率分析理论存在的基础. 经过傅立叶变换得到的负频率表示一条反向旋转的螺旋线,而复频率表示一条整体改变90度相位的螺旋线,它们分别与正频率,实频相对应,都表示一个特定的螺旋线,并没有玄妙的含义。 连续频谱 周期信号用傅里叶级数展开所获得频率线状谱的物理意义十分明确,即整个信号由所有谱线存在处频率分量叠加而成.比如信号COSΩt对应Ω与-Ω处两根谱线.

专题:抽象函数的单调性与奇偶性的证明.

特殊模型 抽象函数 正比例函数f(x)=kx (k≠0) f(x+y)=f(x)+f(y) 幂函数 f(x)=x n f(xy)=f (x)f(y) [或) y (f )x (f )y x (f = ] 指数函数 f(x)=a x (a>0且a ≠1) f(x+y )=f(x )f(y) [) y (f )x (f )y x (f = -或 对数函数 f(x )=lo ga x (a 〉0且a≠1) f(xy)=f(x )+f(y) [)]y (f )x (f )y x (f -=或 正、余弦函数 f(x )=si nx f (x)=cosx f(x+T )=f(x ) 正切函数 f(x )=tanx )y (f )x (f 1)y (f )x (f )y x (f -+= + 余切函数 f(x)=co tx ) y (f )x (f )y (f )x (f 1)y x (f +-= + 1。已知()()2()()f x y f x y f x f y ++-=,对一切实数x 、y 都成立,且(0)0f ≠,求证()f x 为偶函数。 证明:令x =0, 则已知等式变为()()2(0)()f y f y f f y +-=……① 在①中令y =0则2(0)f =2(0)f ∵(0)f ≠0∴(0)f =1∴()()2()f y f y f y +-=∴()()f y f y -=∴()f x 为偶函数。 2.奇函数()f x 在定义域(-1,1)内递减,求满足2 (1)(1)0f m f m -+-<的实数m 的取值范围。 解:由2 (1)(1)0f m f m -+-<得2 (1)(1)f m f m -<--,∵()f x 为函数,∴2 (1)(1)f m f m -<- 又∵()f x 在(—1,1)内递减,∴2 21111110111m m m m m -<--? 3。如果()f x =2 ax bx c ++(a 〉0)对任意的t 有(2)2)f t f t +=-,比较(1)(2)(4)f f f 、、的大小 解:对任意t 有(2)2)f t f t +=-∴x =2为抛物线y =2 ax bx c ++的对称轴 又∵其开口向上∴f (2)最小,f (1)=f (3)∵在[2,+∞)上,()f x 为增函数 ∴f (3)〈f (4),∴f (2)〈f (1)〈f (4) 4。 已知函数f (x )对任意实数x,y ,均有f(x +y )=f (x )+f (y ),且当x >0时,f (x)>0,f (-1)=-2,求f (x )在区间[-2,1]上的值域。 分析:由题设可知,函数f (x )是的抽象函数,因此求函数f (x )的值域,关键在于研究它的单调性。 解:设,∵当 ,∴ , ∵, ∴ ,即,∴f (x )为增函数. 在条件中,令y =-x ,则,再令x =y=0,则f (0)=2 f (0),∴f (0)=0,故f(-x)=f (x ),f(x )为奇函数, ∴f (1)=-f (-1)=2,又f (-2)=2 f (-1)=-4, ∴f(x )的值域为[-4,2]。

函数单调性的判定方法

函数单调性的判定方法 1.判断具体函数单调性的方法 对于给出具体解析式的函数,由函数单调性的定义出发,本文列举的判断函数单调性的方法有如下几种: 1.1 定义法 首先我们给出单调函数的定义。一般地,设f 为定义在D 上的函数。若对任何1x 、 D x ∈2,当21x x <时,总有 (1))()(21x f x f ≤,则称f 为D 上的增函数,特别当成立严格不等)()(21x f x f <时,称f 为D 上的严格增函数; (2))()(21x f x f ≥,则称f 为D 上的减函数,特别当成立严格不等式)()(21x f x f > 时,称f 为D 上的严格减函数。 给出函数单调性的定义,我们就可以利用函数单调性的定义来判定及证明函数的单调性。用单调性的定义判断函数单调性的方法叫定义法。利用定义来证明函数 )(x f y =在给定区间D 上的单调性的一般步骤: (1)设元,任取1x ,D x ∈2且21x x <; (2)作差)()(21x f x f -; (3)变形(普遍是因式分解和配方); (4)断号(即判断)()(21x f x f -差与0的大小); (5)定论(即指出函数 )(x f 在给定的区间D 上的单调性)。 例1.用定义证明)()(3R a a x x f ∈+-=在),(+∞-∞上是减函数。 证明:设1x ,),(2+∞-∞∈x ,且21x x <,则

).)(()()()(212 221123132323121x x x x x x x x a x a x x f x f ++-=-=+--+-=- 由于04 3)2(2 2221212221>++ =++x x x x x x x ,012>-x x 则0))(()()(212 2211221>++-=-x x x x x x x f x f ,即)()(21x f x f >,所以)(x f 在() +∞∞-,上是减函数。 例2.用定义证明函数x k x x f + =)()0(>k 在),0(+∞上的单调性。 证明:设1x 、),0(2+∞∈x ,且21x x <,则 )()()()(221121x k x x k x x f x f +-+ =-)()(2 121x k x k x x -+-= )( )(211221x x x x k x x -+-=)()(212121x x x x k x x ---=))((2 12121x x k x x x x --=, 又210x x <<所以021<-x x ,021>x x , 当1x 、],0(2k x ∈时021≤-k x x ?0)()(21≥-x f x f ,此时函数)(x f 为减函数; 当1x 、),(2+∞∈k x 时021>-k x x ?0)()(21<-x f x f ,此时函数)(x f 为增函数。 综上函数x k x x f + =)()0(>k 在区间],0(k 内为减函数;在区间),(+∞k 内为增函数。 此题函数)(x f 是一种特殊函数(对号函数),用定义法证明时通常需要进行因式分解,由于k x x -21与0的大小关系)0(>k 不是明确的,因此要分段讨论。 用定义法判定函数单调性比较适用于那种对于定义域内任意两个数21,x x 当 21x x <时,容易得出)(1x f 与)(2x f 大小关系的函数。在解决问题时,定义法是最直 接的方法,也是我们首先考虑的方法,虽说这种方法思路比较清晰,但通常过程比较繁琐。 1.2 函数性质法 函数性质法是用单调函数的性质来判断函数单调性的方法。函数性质法通常与我

抽象函数的单调性

抽象函数的单调性 抽象函数的含义:没有解析式的函数,在考试中抽象函数始终作为一大难点出现在考生面前。思路:添项法。 类型:一次函数型,幂函数型,指数函数型,对数函数型。 或 例1、() f x对任意,x y R ∈都有:()()() f x y f x f y +=+,当0,()0 x f x >< 时,判断() f x在R上的单调性。 ()()() () ()()上是增函数 在 解: R x f x f x f x x f x x x x x x f x f x f x x f x f x x x f x f x f x x R x x ) ( ,0 ) ( ,0 ) ( ) ( ) ( ) ( , , 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 2 2 1 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 < - ∴ < - > - ∴ > - = - + - = - + - = - < ∈ ? 例2、f(x)对任意实数x与y都有()()()2 f x f y f x y -=--,当x>0时,f(x)>2 (1)求证:f(x)在R上是增函数;(2)若f(1)=5/2,解不等式f(2a-3) < 3 () () 2 5 2 3 2 ) ( )2( )3 2( 3 )2( 2 )1 2( )1( )2( ,1 ,2 2 ) ( ) ( ,0 2 ) ( 2 ) ( ,0 , 2 ) ( ) ( , 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 > > - ∴ < - ∴ = ∴ - - = - = = ∴ > - > - - ∴ > > > - > - - = - > ∈ < ? a a R x f f a f f f f f y x R x f x f x f x x f x f x x x x x x x f x f x f x x R x x 解得 上是增函数 在 又 原不等式可化为 则 )令 ( 上是增函数 在 则 时, 当 ) 解:( 【专练】:1、已知函数f x()对任意x y R ,∈有f x f y f x y ()()() +=++ 2,当x>0时,f x()>2,f()35 =,求不等式f a a () 2223 --<的解集。 2、定义在R上的函数f(x)满足:对任意x,y∈R都有()()() f x y f x f y -=-,且当0,()0 x f x << 时 (1)求证f(x)为奇函数; (2)若f(k·3x)+f(3x-9x-2)<0对任意x∈R恒成立,求实数k的取值范围.

证明函数单调性的方法总结

证明函数单调性的方法总结 导读:1、定义法: 利用定义证明函数单调性的一般步骤是: ①任取x1、x2∈D,且x1 ②作差f(x1)-f(x2),并适当变形(“分解因式”、配方成同号项的和等); ③依据差式的符号确定其增减性. 2、导数法: 设函数y=f(x)在某区间D内可导.如果f′(x)>0,则f(x)在区间D内为增函数;如果f′(x) 注意:(补充) (1)若使得f′(x)=0的x的值只有有限个, 则如果f ′(x)≥0,则f(x)在区间D内为增函数; 如果f′(x) ≤0,则f(x)在区间D内为减函数. (2)单调性的判断方法: 定义法及导数法、图象法、 复合函数的单调性(同增异减)、 用已知函数的单调性等 (补充)单调性的有关结论 1.若f(x),g(x)均为增(减)函数, 则f(x)+g(x)仍为增(减)函数. 2.若f(x)为增(减)函数, 则-f(x)为减(增)函数,如果同时有f(x)>0,

则 为减(增)函数, 为增(减)函数 3.互为反函数的两个函数有相同的单调性. 4.y=f[g(x)]是定义在M上的函数, 若f(x)与g(x)的'单调性相同, 则其复合函数f[g(x)]为增函数; 若f(x)、g(x)的单调性相反, 则其复合函数f[g(x)]为减函数.简称”同增异减” 5. 奇函数在关于原点对称的两个区间上的单调性相同; 偶函数在关于原点对称的两个区间上的单调性相反. 函数单调性的应用 (1)求某些函数的值域或最值. (2)比较函数值或自变量值的大小. (3)解、证不等式. (4)求参数的取值范围或值. (5)作函数图象. 【证明函数单调性的方法总结】 1.函数单调性的说课稿 2.高中数学函数的单调性的教学设计 3.导数与函数的单调性的教学反思

函数单调性地判断或证明方法

函数单调性的判断或证明方法. ( 1)定义法。用定义法证明函数的单调性的一般步骤是①取值,设,且;②作差,求;③变形(合并同类项、通分、分解因式、 配方等)向有利于判断差值符号的方向变形;④定号,判断的正负符号,当符号不确定时,应分类讨论;⑤下结论,根据函数单调性的定义下结论。 例 1. 判断函数在(-1,+∞ )上的单调性,并证明. 解:设- 10, x2+ 1>0. ∴当 a>0 时, f(x 1) - f(x 2)<0 ,即 f(x 1)0 ,即 f(x 1)>f(x ∴函数 y= f(x) 在 ( - 1,+∞ ) 上单调递减. 2),2), 例 2.证明函数在区间和上是增函数;在上为减函数。(增两端,减中间) 证明:设,则 因为,所以, 所以,

所以 所以 设 则, 因为, 所以 所以 所以 , 同理,可得 (2)运算性质法 . ①在公共定义域内,两个增函数的和是增函数,两个减函数的和是减函数, 增函数减去一个减函数为增函数,减函数减去一个增函数为减函数.(增 +增=增;减 +减 =减;增 -减=增,减 -增=减) ②若. ③当函数 ④ 函数 . 二者有相 反的单调性。 ⑤运用已知结论,直接判断函数的单调性,如一次函数、反比例函数等。( 3)图像法 . 根据函数图像的上升或下降判断函数的单调性。 例 3. 求函数的单调区间。 解:

高中数学教师资格面试《函数的单调性》教案

高中数学教师资格面试《函数的单调性》教案: 函数的单调性 课题:函数的单调性 课时:一课时 课型:新授课 一、教学目标 1.知识与技能: (1)从形与数两方面理解单调性的概念。 (2)绝大多数学生初步学会利用函数图象和单调性定义判断、证明函数单调性的方法。 2.过程与方法: (1)通过对函数单调性定义的探究,提高观察、归纳、抽象的能力和语言表达能力;通过对函数单调性的证明,提高推理论证能力。 (2)通过对函数单调性定义的探究,体验数形结合思想方法。 (3)经历观察发现、抽象概括,自主建构单调性概念的过程,体会从具体到抽象,从特殊到一般,从感性到理性的认知过程。 3.情感态度价值观:

通过知识的探究过程养成细心观察、认真分析、严谨论证的良好思维习惯;感受用辩证的观点思考问题。 二、教学重点 函数单调性的概念形成和初步运用。 三、教学难点 函数单调性的概念形成。 四、教学关键 通过定义及数形结合的思想,理解函数的单调性。 五、教学过程 (一)创设情境,导入新课 教师活动:分别作出函数y=2x,y=-2x和y=x2+1的图象,并且观察函数变化规律,描述前两个图象后,明确这两种变化规律分别称为增函数和减函数。然后提出两个问题:问题一:二次函数是增函数还是减函数问题二:能否用自己的理解说说什么是增函数,什么是减函数 学生活动:观察图象,利用初中的函数增减性质进行描述,y=2x的图象自变量x在实数集变化时,y随x增大而增大,y=-2x的图象自变量x在实数集变化时,y随x增大而减小。在此基础上描述y=x2+1在(-∞,0]上y随x增大而减小,在

(0,+∞)上y随x增大而增大。理解单调性是函数的局部性质,在一个区间里,y随x增大而增大,则是增函数;y随x增大而减小就是减函数。 设计意图:数学课程标准中提出“通过已学过的函数特别是二次函数理解函数的单调性”,因此在本环节的设计上,从学生熟知的一次函数和二次函数入手,从初中对函数增减性的认识过渡到对函数单调性的直观感受。通过一次函数认识单调性,再通过二次函数认识单调性是局部性质,进而完善感性认识。 (二)初步探索,形成概念 教师活动:(以y=x2+1在(0,+∞)上单调性为例)让学生理解如何用精确的数学语言(随着、增大、任取)来描述函数的单调性,进而得到增(减)函数的定义。并进一步提出如何判断的问题。 学生活动:通过交流、提出见解,提出质疑,相互补充理解函数定义的解释,讨论表示大小关系时,理解如何取值,明白任取的意义。 设计意图:通过启发式提问,实现学生从“图形语言”到“文字语言”到“符号语言”认识函数的单调性,实现“形”到“数”的转换。 (三)概念深化,延伸扩展 教师活动:提出下面这个问题:能否说f(x)=在它的定义域上是减函数从这个例子能得到什么结论并给出例子进行说明: 进一步提问:函数在定义域内的两个区间A,B上都是增(减)函数,何时函数在A∪B上也是增(减)函数,最后再一次回归定义,强调任意性。

《函数的单调性》教材分析

《函数的单调性》教材分析 一、内容结构 1、通过观察几个不同的函数图像,直观感受图像的变化 教材中通过以下三个不同的函数图像,让学生去发现它的变化规律,从而体验函数图像的上升与下降的变化。 2、结合直观图像和列表,归纳函数值的变化规律 教材中以二次函数为例,先从图像直观函数图像的上升与下降的变化,再结合列表归纳函数在某个区间上函数值与自变量的变化规律。 3、由特殊过渡到一般,得出增(减)函数的定义 教材中先由函数在某个区间上函数值与自变量的变化规律定义出该函数在某个区间是增函数还是减函数,再由特殊向一般转变,从而得出一般的增(减)函数的定义。 4、利用增(减)函数的定义,证明函数的单调性 教材中通过证明玻意耳定理,让学生得知如何利用定义证明函数的增减性,从而归纳证明函数单调性的一般证明方法与步骤。 二、教学目标与教学重、难点 依据课程标准的具体要求以及基于教材内容的具体分析,制定本节课的教学目标为: 1.通过函数单调性的学习,让学生通过自主探究活动,体会数学概念的形成过程的真谛,学会运用函数图像理解和研究函数的性质。 2.理解并掌握函数的单调性及其几何意义,掌握用定义证明函数的单调性的步骤,会求函数的单调区间,提高应用知识解决问题的能力。 3.能够用函数的性质解决生活中简单的实际问题,使学生感受到学习单调性的必要性与重要性,增强学生学习函数的紧迫感,激发其积极性。

在本节课的教学中以函数的单调性的概念为线,它始终贯穿于教师的整个课堂教学过程和学生的学习过程;利用函数的单调性的定义证明简单函数的单调性是对函数单调性概念的深层理解,且“取值、作差与变形、判断、结论”过程学生不易掌握。所以对教学的重点、难点确定如下 教学重点:函数的单调性的判断与证明; 教学难点:增、减函数形式化定义的形成及利用函数单调性的定义证明简单函数的单调性。 三、地位与作用 《函数的单调性》选自人教版高中数学必修一的内容,该内容包括函数的单调性的定义与判断及其证明。在初中学习函数时,借助图像的直观性研究了一些函数的增减性。这节内容是初中有关内容的深化、延伸和提高。这节通过对具体函数图像的归纳和抽象,概括出函数在某个区间上是增函数或减函数的准确含义,明确指出函数的增减性是相对于某个区间来说的。教材中判断函数的增减性,既有从图像上进行观察的直观方法,又有根据其定义进行逻辑推理的严格方法,最后将两种方法统一起来,形成根据观察图像得出猜想结论,进而用推理证明猜想的体系。函数的单调性是函数众多性质中的重要性质之一,函数的单调性一节中的知识是前一节内容函数的概念和图像知识的延续,它和后面的函数奇偶性,合称为函数的简单性质,是今后研究指数函数、对数函数、幂函数及其他函数单调性的理论基础;在解决函数值域、定义域、不等式、比较两数大小等具体问题中均需用到函数的单调性;同时在这一节中利用函数图象来研究函数性质的数形结合思想将贯穿于我们整个高中数学教学。 四、教学建议 函数的单调性是描述函数的整体特征之一,因此观察函数的图像时,首先应注意图像的升降变化,还有某些特殊位置的函数值的状态。让学生观察图像获得图像的变化规律时,应注意使用数形结合的思想。此外教学时,要特别重视从几个实例的共同特征过渡到一般性质的概括过程,引导学生用数学语言表示出来,生成数学概念。具体的,研究函数单调性应遵循“三步曲”: 第一步:观察图像,直观感知图像的变化 第二步:结合图表,用自然语言描述函数图像的变化规律 第三步:用数学语言定义函数的单调性

抽象函数单调性及奇偶性练习及答案

1、已知的定义域为R ,且对任意实数x ,y 满足,求 证:是偶函数。 2、已知f(x)是定义在(-∞,+∞)上的不恒为零的函数,且对定义域内的任意x,y,f(x)都满足f(xy)=yf(x)+xf(y). (1)求f(1),f(-1)的值; (2)判断f(x)的奇偶性,并说明理由. 3、函数f(x)对任意x ?y ∈R,总有f(x)+f(y)=f(x+y),且当x>0时, <0, f(3)=-2. (1)判断并证明f(x)在区间(-∞,+∞)上的单调性; (2)求f(x)在[-3,3]上的最大值和最小值. 4、已知函数f (x )在(-1,1)上有定义,f (2 1)=-1,当且仅当0

(1)求(0),(1)f f 的值; (2)判断()f x 的奇偶性,并证明你的结论; 6、定义在R 上的函数y=f(x),f(0)≠0,当x>0时,f(x)>1,且对任意的a 、b ∈R ,有f(a+b)=f(a)f(b), (1) 求证:f(0)=1; (2) 求证:对任意的x ∈R ,恒有f(x)>0; (3)证明:f(x)是R 上的增函数; (4)若f(x)·f(2x-x 2 )>1,求x 的取值范围。 7、已知函数()f x 的定义域为R,对任意实数,m n 都有1 ()()()2 f m n f m f n +=++, 且1()02f =,当1 2 x >时, ()f x >0. (1)求(1)f ; (2) 判断函数()f x 的单调性,并证明. 8、函数()f x 的定义域为R,并满足以下条件:①对任意x R ∈,有()f x >0;②对任 意,x y R ∈,有()[()]y f xy f x =;③1 ()13 f >.

抽象函数的单调性专题

抽象函数的单调性专题突破 或例1、 ()f x 对任意,x y R ∈都有:()()()f x y f x f y +=+,当0,()0x f x ><时,又知(1)2f =-,求()f x 在 []3,3x ∈-上的值域。 例2、()f x 对任意实数x 与y 都有 ()()()2f x f y f x y -=--,当0x >时,()2f x > (1)求证:()f x 在R 上是增函数; (2)若5 (1)2 f = ,解不等式(23)3f a -< 【专练】:1、已知函数f x ()对任意x y R ,∈有f x f y f x y ()()()+=++2,当x >0时,f x ()>2,f ()35=, 求不等式f a a ()2 223--<的解集。 2、定义在R 上的函数()f x 满足:对任意x ,y ∈R 都有 ()()()f x y f x f y -=-,且当0,()0x f x <<时 (1)求证()f x 为奇函数; (2)若f(k ·3x )+f(3x -9x -2)<0对任意x ∈R 恒成立,求实数k 的取值范围.

或例1、()f x 是定义在x>0的函数,且f(xy) = f(x) + f(y);当x>1时有f(x)<0;f(3) = -1. (1) (1)f 和1()9 f 的值;(2)证明f(x)在x>0上是减函数;(3)解不等式f(x) + f(2-x) < 2。 例2、定义在(0,)+∞上函数()y f x =对任意的正数,a b 均有:()()()a f f a f b b =-,且当1x <时,()0f x >,(I )求(1)f 的值;(II )判断()f x 的单调性, 【专练】:1、定义在(0,)+∞上的函数f(x)对任意的正实数,x y 有)()()(y f x f y x f -=且当01x <<时, ()0f x <. 求:(1))1(f 的值. (2)若1)6(=f ,解不等式2)1()3(<-+x f x f ;

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