《23函数的单调性与最值》教案

教学过程一、课堂导入问题1：大家一起来举出生活中描述上升或下降的变化规律的成语（蒸蒸日上、每况愈下、波澜起伏）问题2：请你根据上述的成语分别给出一个函数，并在直角坐标系中绘制相应的函数图象.二、复习预习1、函数的概念2、函数的三要素3、函数的表示方法三、知识讲解考点1 函数的单调性(1)单调函数的定义：(2)如果函数y＝f(x)在区间D上是增函数或减函数，那么就说函数y＝f(x)在区间D具有(严格的)单调性，这一区间叫做y＝f(x)的单调区间．考点2 函数的最值四、例题精析【例题1】【题干】讨论函数f(x)＝axx2－1(a>0)的单调性【解析】由x 2－1≠0，得x ≠±1，即定义域为(－∞，－1)∪(－1,1)∪(1，＋∞)．①当x ∈(－1,1)时，设－1<x 1<x 2<1，则f (x 1)－f (x 2)＝ax 1x 21－1－ax 2x 22－1＝ax 1x 22－ax 1－ax 2x 21＋ax 2(x 21－1)(x 22－1)＝a (x 2－x 1)(x 1x 2＋1)(x 21－1)(x 22－1). ∵－1<x 1<x 2<1，∴x 2－x 1>0，x 1x 2＋1>0，(x 21－1)(x 22－1)>0.又a >0，∴f (x 1)－f (x 2)>0，函数f (x )在(－1,1)上为减函数．②设1<x 1<x 2，则f (x 1)－f (x 2)＝ax 1x 21－1－ax 2x 22－1＝a (x 2－x 1)(x 1x 2＋1)(x 21－1)(x 22－1)， ∵1<x 1<x 2，∴x 21－1>0，x 22－1>0，x 2－x 1>0，x 1x 2＋1>0.∴f (x 1)－f (x 2)>0，即f (x 1)>f (x 2)．∴f (x )在(1，＋∞)上为减函数．又函数f (x )是奇函数，∴f (x )在(－∞，－1)上是减函数.【例题2】【题干】求函数y＝x2＋x－6的单调区间【解析】令u＝x2＋x－6，y＝x2＋x－6可以看作有y＝u与u＝x2＋x－6的复合函数．由u＝x2＋x－6≥0，得x≤－3或x≥2.∵u＝x2＋x－6在(－∞，－3]上是减函数，在[2，＋∞)上是增函数，而y＝u在(0，＋∞)上是增函数．∴y＝x2＋x－6的单调减区间为(－∞，－3]，单调增区间为[2，＋∞)【例题3】【题干】已知f(x)＝xx－a(x≠a)，若a>0且f(x)在(1，＋∞)内单调递减，求a的取值范围．【解析】]任设1<x 1<x 2，则f (x 1)－f (x 2)＝x 1x 1－a －x 2x 2－a ＝a (x 2－x 1)(x 1－a )(x 2－a ).∵a >0，x 2－x 1>0，∴要使f (x 1)－f (x 2)>0，只需(x 1－a )(x 2－a )>0恒成立．∴a ≤1.综上所述，a 的取值范围是(0,1]．【例题4】【题干】设函数f (x )＝x 2－1，对任意x ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫32，＋∞，f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x m －4m 2f (x )≤f (x －1)＋4f (m )恒成立，求实数m 的取值范围．【解析】由题意知，x 2m 2－1－4m 2(x 2－1)≤(x －1)2－1＋4(m 2－1)在x ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫32，＋∞上恒成立， 即1m 2－4m 2≤－3x 2－2x ＋1在x ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫32，＋∞上恒成立，当x ＝32时，函数y ＝－3x 2－2x ＋1取得最小值－53，所以1m 2－4m 2≤－53，即(3m 2＋1)(4m 2－3)≥0，解得m ≤－32或m ≥32.即实数m 的取值范围为⎝ ⎛⎦⎥⎤－∞，－32∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫32，＋∞.五、课堂运用【基础】1．(2012·广东高考)下列函数中，在区间(0，＋∞)上为增函数的是() A ．y ＝ln(x ＋2) B ．y ＝－x ＋1C ．y ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12x D ．y ＝x ＋1x解析：选A选项A的函数y＝ln(x＋2)的增区间为(－2，＋∞)，所以在(0，＋∞)上一定是增函数．2．若f(x)＝－x2＋2ax与g(x)＝ax＋1在区间[1,2]上都是减函数，则a的取值范围是()A．(－1,0)∪(0,1) B．(－1,0)∪(0,1] C．(0,1) D．(0,1]解析：选D ∵函数f (x )＝－x 2＋2ax 在区间[1,2]上是减函数，∴a ≤1.又∵函数g (x )＝ax ＋1在区间[1,2]上也是减函数，∴a >0.∴a 的取值范围是(0,1]．3．若函数f (x )＝log a (2x 2＋x )(a >0且a ≠1)在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫0，12内恒有f (x )>0，则f (x )的单调递增区间为() A.⎝ ⎛⎭⎪⎫－∞，－14 B.⎝ ⎛⎭⎪⎫－14，＋∞C ．(0，＋∞) D.⎝ ⎛⎭⎪⎫－∞，－12解析：选D 令g (x )＝2x 2＋x >0，得x >0或x <－12，所以函数f (x )的定义域为⎝ ⎛⎭⎪⎫－∞，－12∪(0，＋∞)．易知函数g (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，12上单调递增，所以在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，12上，0<g (x )<1.又因为f (x )>0恒成立，故0<a <1，故函数y ＝log a x 在其定义域上为减函数．而g (x )＝2x 2＋x 在⎝ ⎛⎭⎪⎫－∞，－12上是单调递减的，所以f (x )的单调递增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫－∞，－12.【巩固】4．函数f (x )＝⎝ ⎛⎭⎪⎫13x －log 2(x ＋2)在区间[－1,1]上的最大值为________．解析：由于y ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫13x 在R 上递减，y ＝log 2(x ＋2)在[－1,1]上递增，所以f (x )在[－1,1]上单调递减，故f (x )在[－1，1]上的最大值为f (－1)＝3.答案：35．已知函数f (x )＝⎩⎨⎧ e －x －2，x ≤0，2ax －1，x >0(a 是常数且a >0)．对于下列命题：①函数f (x )的最小值是－1； ②函数f (x )在R 上是单调函数； ③若f (x )>0在⎣⎢⎡⎭⎪⎫12，＋∞上恒成立，则a 的取值范围是a >1； ④对任意的x 1<0，x 2<0且x 1≠x 2，恒有f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1＋x 22<f (x 1)＋f (x 2)2.其中正确命题的序号是________(写出所有正确命题的序号)．解析：根据题意可画出草图，由图象可知，①显然正确；函数f (x )在R 上不是单调函数，故②错误；若f (x )>0在⎣⎢⎡⎭⎪⎫12，＋∞上恒成立，则2a ×12－1>0，a >1，故③正确；由图象可知在(－∞，0)上对任意的x 1<0，x 2<0且x 1≠x 2，恒有f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1＋x 22<f (x 1)＋f (x 2)2成立，故④正确．答案：①③④【拔高】6．讨论函数f (x )＝mx x －2(m <0)的单调性．解：函数定义域为{x|x≠2}，不妨设x1，x2∈(－∞，2)且x1<x2，f(x2)－f(x1)＝mx2x2－2－mx1x1－2＝mx2(x1－2)－mx1(x2－2)(x1－2)(x2－2)＝2m(x1－x2)(x1－2)(x2－2).∵m<0，x1，x2∈(－∞，2)，且x1<x2，∴x1－x2<0，(x2－2)(x1－2)>0.∴m(x1－x2)(x2－2)(x1－2)>0，即f(x2)>f(x1)，故函数f(x)在区间(－∞，2)上是增函数．同理可得函数f(x)在区间(2，＋∞)上也是增函数．综上，函数f(x)在(－∞，2)，(2，＋∞)上为增函数．7．已知函数f(x)对任意的a，b∈R恒有f(a＋b)＝f(a)＋f(b)－1，并且当x>0时，f(x)>1.(1)求证：f(x)是R上的增函数；(2)若f(4)＝5，解不等式f(3m2－m－2)<3.解：(1)证明：任取x1，x2∈R, 且x1<x2，∵f(x2)＝f((x2－x1)＋x1)＝f(x2－x1)＋f(x1)－1，又x2－x1>0，∴f(x2－x1)>1.∴f(x2)－f(x1)＝f(x2－x1)－1>0，即f(x2)>f(x1)．∴f(x)是R上的增函数．(2)令a＝b＝2，得f(4)＝f(2)＋f(2)－1＝2f(2)－1，∴f(2)＝3.而f(3m2－m－2)<3，∴f(3m2－m－2)<f(2)．又f(x)在R上是单调递增函数，∴3m2－m－2<2，解得－1<m<43.故原不等式的解集为⎝⎛⎭⎪⎫－1，43.课程小结函数的单调区间是函数定义域的子区间，所以求解函数的单调区间，必须先求出函数的定义域．对于基本初等函数的单调区间可以直接利用已知结论求解，如二次函数、对数函数、指数函数等；如果是复合函数，应根据复合函数的单调性的判断方法，首先判断两个简单函数的单调性，再根据“同则增，异则减”的法则求解函数的单调区间．。