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2020-2021学年高三数学一轮复习知识点专题2-2 函数的单调性与最值(1)

2020-2021学年高三数学一轮复习知识点专题2-2 函数的单调性与最值(1)
2020-2021学年高三数学一轮复习知识点专题2-2 函数的单调性与最值(1)

【核心素养分析】

1.理解函数的单调性、最大(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.

3.培养学生数学抽象、逻辑推理、直观想象能力。

【重点知识梳理】

知识点一函数的单调性

(1)单调函数的定义

自左向右看图象是上升的自左向右看图象是下降的

(2)单调区间的定义

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)在这一区间具有(严格的)单调性,区间D叫做y=f(x)的单调区间.

知识点二函数的最值

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【特别提醒】

1.函数y =f (x )(f (x )>0)在公共定义域内与y =-f (x ),y =

1

f (x )

的单调性相反. 2.“对勾函数”y =x +a

x (a >0)的单调增区间为(-∞,-a ),(a ,+∞);单调减区间是[-a ,0),(0,a ].

【典型题分析】

高频考点一 确定不含参函数的单调性(区间)

例1.(2020·新课标∈)设函数()ln |21|ln |21|f x x x =+--,则f (x )( ) A. 是偶函数,且在1(,)2

+∞单调递增

B. 是奇函数,且在11(,)22

-单调递减

C. 是偶函数,且在1

(,)2

-∞-单调递增

D. 是奇函数,且在1

(,)2

-∞-单调递减

【答案】D

【解析】由

()ln 21ln 21f x x x =+--得()f x 定义域为12x x ??≠±????

,关于坐标原点对称,

()()ln 12ln 21ln 21ln 21f x x x x x f x -=----=--+=-,

()f x ∴为定义域上的奇函数,可排除AC ;

当11,22x ??

∈-

??

?时,()()()ln 21ln 12f x x x =+--, ()ln 21y x =+在11,22??

- ???

上单调递增,()ln 12y x =-在11,22

??

- ???

上单调递减,

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()f x ∴在11,22??

- ???

上单调递增,排除B ;

当1,2x ??∈-∞-

?

?

?时,()()()212ln 21ln 12ln ln 12121x f x x x x x +?

?=----==+ ?--??

, 2121x μ=+

-在1,2?

?-∞- ??

?上单调递减,()ln f μμ=在定义域内单调递增,

根据复合函数单调性可知:()f x 在1,2?

?-∞- ??

?上单调递减,D 正确.

【方法技巧】确定函数单调性的方法 (1)定义法.利用定义判断.

(2)导数法.适用于初等函数、复合函数等可以求导的函数.

(3)图象法.由图象确定函数的单调区间需注意两点:一是单调区间必须是函数定义域的子集;二是图象不连续的单调区间要分开写,用“和”或“,”连接,不能用“∈”连接.

(4)性质法.利用函数单调性的性质,尤其是利用复合函数“同增异减”的原则时,需先确定简单函数的单调性.

【变式探究】(2020·河北辛集中学模拟)函数f (x )=|x 2-3x +2|的单调递增区间是( )

A.????

??

32,+∞ B.???

???1,32和[2,+∞) C .(-∞,1]和????

??32,2

D.? ??

??-∞,32和[2,+∞) 【答案】B

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【解析】y =|x 2-3x +2|=???

x 2-3x +2,x ≤1或x ≥2,-(x 2

-3x +2),1<x <2.,如图所示,函数的单调递增区间是??????1,32和[2,+∞);单调递减区间是(-∞,1]和????

??

32,2,故选B 。

高频考点二 确定含参函数的单调性

例2.(2020·北京101中学模拟)判断并证明函数f (x )=ax

x -1(a ≠0)在(-1,1)上的单调性.

【解析】法一:(定义法)设-1<x 1<x 2<1, f (x )=a ?

???

?x -1+1x -1=a ???

?1+1x -1,

f (x 1)-f (x 2)=a ????1+1x 1-1-a ????1+1

x 2-1

a (x 2-x 1)

(x 1-1)(x 2-1)

,由于-1<x 1<x 2<1,

所以x 2-x 1>0,x 1-1<0,x 2-1<0, 故当a >0时,f (x 1)-f (x 2)>0, 即f (x 1)>f (x 2),

函数f (x )在(-1,1)上递减;

当a <0时,f (x 1)-f (x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2), 函数f (x )在(-1,1)上递增.

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法二:(导数法)f ′(x )=

a (x -1)-ax (x -1)2=-a

(x -1)2

所以当a >0时,f ′(x )<0,当a <0时,f ′(x )>0, 即当a >0时,f (x )在(-1,1)上为单调减函数, 当a <0时,f (x )在(-1,1)上为单调增函数. 【方法技巧】判断函数单调性常用以下几种方法:

(1)定义法:一般步骤为设元→作差→变形→判断符号→得出结论.

(2)图象法:如果f (x )是以图象形式给出的,或者f (x )的图象易作出,则可由图象的上升或下降确定单调性.

(3)导数法:先求导数,利用导数值的正负确定函数的单调区间.

(4)性质法:∈对于由基本初等函数的和、差构成的函数,根据各初等函数的增减性及f (x )±g (x )增减性质进行判断;

【变式探究】(2020·安徽蚌埠二中模拟)判断并证明函数f (x )=ax 2+1

x (其中1

【解析】函数f (x )=ax 2+1

x (1

证明:设1≤x 1

???a (x 1+x 2)-1x 1x 2, 由1≤x 10,2

4

.

又因为1

x 1x 2

>0,

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从而f (x 2)-f (x 1)>0,即f (x 2)>f (x 1), 故当a ∈(1,3)时,f (x )在[1,2]上单调递增. 高频考点三 函数的最值

例3.(2018·全国∈)若f (x )=cos x -sin x 在[0,a ]上是减函数,则a 的最大值是( ) A.π4 B.π2 C.3π

4 D .π 【答案】C

【解析】∈f (x )=cos x -sin x =-2sin ????x -π

4, ∈当x -π

4∈????-π2,π2,即x ∈????-π4,3π4时, y =sin ????x -π

4单调递增, f (x )=-2sin ???

?x -π

4单调递减, ∈???

?-π4,3π

4是f (x )在原点附近的单调减区间, 结合条件得[0,a ]∈????-π4,3π

4, ∈a ≤3π4,即a max =3π

4

.

【方法技巧】求函数最值(值域)的常用方法

(1)单调性法:先确定函数的单调性,再由单调性求最值.

(2)图象法:先作出函数的图象,再观察其最高点、最低点,求出最值.

(3)基本不等式法:先对解析式变形,使之具备“一正二定三相等”的条件后用基本不等式求出最值. (4)导数法:先求导,然后求出在给定区间上的极值,最后结合端点值,求出最值.

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【变式探究】(2020·湖北襄阳四中模拟)若函数f (x )=?????

(

x -a )2

(x ≤0),x +1x +a (x >0)的最小值为f (0),则实数a 的

取值范围是( )

A .[-1,2]

B .[-1,0]

C .[1,2]

D .[0,2]

【答案】D

【解析】当x >0时,f (x )=x +1x +a ≥2+a ,当且仅当x =1

x ,即x =1时,等号成立.

故当x =1时取得最小值2+a , ∈f (x )的最小值为f (0),

∈当x ≤0时,f (x )=(x -a )2单调递减,故a ≥0, 此时的最小值为f (0)=a 2, 故2+a ≥a 2,得-1≤a ≤2. 又a ≥0,得0≤a ≤2,故选D 。 高频考点三 解不等式

例3.(2020·河南洛阳一中模拟)f (x )是定义在(0,+∞)上的单调增函数,满足f (xy )=f (x )+f (y ),f (3)=1,则不等式f (x )+f (x -8)≤2的解集为________.

【答案】(8,9]

【解析】因为2=1+1=f (3)+f (3)=f (9),由f (x )+f (x -8)≤2可得f [x (x -8)]≤f (9),f (x )是定义在(0,+∞)上的增函数,所以有????

?

x >0,x -8>0,x (x -8)≤9,

解得8

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【方法技巧】求解函数不等式问题,主要是利用函数的单调性将“f ”符号脱掉,使其转化为具体的不等式求解.此时应特别注意函数的定义域以及函数奇偶性质的应用.

【变式探究】(2020·湖南长郡中学模拟)设函数f (x )是奇函数,且在(0,+∞)内是增函数,又f (-3)=0,则f (x )<0的解集是( )

A .{x |-33}

B .{x |x <-3或0

C .{x |x <-3或x >3}

D .{x |-3

【解析】∈f (x )是奇函数,f (-3)=0, ∈f (-3)=-f (3)=0,解得f (3)=0. ∈函数f (x )在(0,+∞)内是增函数, ∈当03时,f (x )>0. ∈函数f (x )是奇函数,∈当-30; 当x <-3时,f (x )<0.

则不等式f (x )<0的解集是{x |0

例5.(2020·天津南开中学模拟)若函数f (x )=2|x -a |+3在区间[1,+∞)上不单调,则a 的取值范围是( )

A .[1,+∞)

B .(1,+∞)

C .(-∞,1)

D .(-∞,1]

【答案】B

【解析】因为函数f (x )=2|x -a |+3=?

????

2x -2a +3,x ≥a ,-2x +2a +3,x <a ,且函数f (x )=2|x -a |+3在区间[1,+∞)

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上不单调,所以a >1,所以a 的取值范围是(1,+∞).故选B 。

【方法技巧】利用单调性求参数的范围(或值)的方法

(1)视参数为已知数,依据函数的图象或单调性定义,确定函数的单调区间,与已知单调区间比较求参数.

(2)需注意若函数在区间[a ,b ]上是单调的,则该函数在此区间的任意子集上也是单调的.

【变式探究】(2020·湖北衡水中学调研)函数y =x -5

x -a -2在(-1,+∞)上单调递增,则a 的取值范围是( )

A .a =-3

B .a <3

C .a ≤-3

D .a ≥-3

【答案】C

【解析】(1)y =x -a -2+a -3x -a -2=1+a -3x -a -2=1+a -3x -(a +2),由题意知?????

a -3<0,a +2≤-1,

得a ≤-3.

所以a 的取值范围是a ≤-3.

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