人教A版选修22 1.3.1 函数的单调性与导数 学案.doc

1.3导数在研究函数中的应用1.3.1函数的单调性与导数学习目标：1.理解导数与函数的单调性的关系(易混点)2.掌握利用导数判断函数单调性的方法(重点)3.会用导数求函数的单调区间(重点、难点)自 主 预 习探 新 知1函数的单调性与其导数正负的关系定义在区间(a，b)内的函数yf(x)：f(x)的正负f(x)的单调性f(x)0单调递增f(x)0单调递减思考：如果在某个区间内恒有f(x)0，那么函数f(x)有什么特性？提示f(x)是常数函数2函数图象的变化趋势与导数值大小的关系一般地，设函数yf(x)，在区间(a，b)上：导数的绝对值函数值变化函数的图象越大快比较“陡峭”(向上或向下)越小慢比较“平缓”(向上或向下)基础自测1思考辨析(1)函数f(x)在定义域上都有f(x)0，则函数f(x)在定义域上单调递增()(2)函数在某一点的导数越大，函数在该点处的切线越“陡峭”()(3)函数在某个区间上变化越快，函数在这个区间上导数的绝对值越大()答案(1)(2)(3)2函数f(x)2xsin x在(，)上是()a增函数b减函数c先增后减d不确定af(x)2xsin x，f(x)2cos x0在(，)上恒成立，f(x)在(，)上是增函数3函数yf(x)的图象如图131所示，则导函数yf(x)的图象可能是()图131d函数f(x)在(0，)，(，0)上都是减函数，当x0时，f(x)0，当x0时，f(x)0.4函数f(x)exx的单调递增区间为 . 【导学号：31062036】解析f(x)exx，f(x)ex1.由f(x)0得，ex10，即x0.f(x)的单调递增区间为(0，)答案(0，)合 作 探 究攻 重 难函数与导函数图象间的关系(1)设函数f(x)在定义域内可导，yf(x)的图象如图132所示，则导函数yf(x)的图象可能为()图132 (2)已知f(x)是f(x)的导函数，f(x)的图象如图133所示，则f(x)的图象只可能是()图133(1)d(2)d(1)由函数的图象可知：当x0时，函数单调递增，导数始终为正；当x0时，函数先增后减再增，即导数先正后负再正，对照选项，应选d.(2)从f(x)的图象可以看出，在区间内，导数单调递增；在区间内，导数单调递减即函数f(x)的图象在内越来越陡，在内越来越平缓，由此可知，只有选项d符合规律方法研究函数与导函数图象之间关系的方法研究一个函数的图象与其导函数图象之间的关系时，注意抓住各自的关键要素，对于原函数，要注意其图象在哪个区间内单调递增，在哪个区间内单调递减；而对于导函数，则应注意其函数值在哪个区间内大于零，在哪个区间内小于零，并分析这些区间与原函数的单调区间是否一致.跟踪训练1已知yxf(x)的图象如图134所示(其中f(x)是函数f(x)的导函数)下面四个图象中，yf(x)的图象大致是()图134c当0x1时，xf(x)0，f(x)0，故f(x)在(0,1)上为减函数；当x1时，xf(x)0，f(x)0，故yf(x)在(1，)上为增函数故选c.利用导数求函数的单调区间角度1不含参数的函数求单调区间求下列函数的单调区间(1)f(x)3x22ln x；(2)f(x)x2ex；(3)f(x)x. 【导学号：31062037】解(1)函数的定义域为d(0，)f(x)6x，令f(x)0，得x1，x2(舍去)，用x1分割定义域d，得下表：xf(x)0f(x)函数f(x)的单调递减区间为，单调递增区间为.(2)函数的定义域为d(，)f(x)(x2)exx2(ex)2xexx2exex(2xx2)，令f(x)0，由于ex0，x10，x22，用x1，x2分割定义域d，得下表：x(，0)0(0,2)2(2，)f(x)00f(x)f(x)的单调递减区间为(，0)和(2，)，单调递增区间为(0,2)(3)函数的定义域为d(，0)(0，)f(x)1，令f(x)0，得x11，x21，用x1，x2分割定义域d，得下表：x(，1)1(1,0)(0,1)1(1，)f(x)00f(x)函数f(x)的单调递减区间为(1,0)和(0,1)，单调递增区间为(，1)和(1，)角度2含参数的函数的单调区间讨论函数f(x)ax2x(a1)ln x(a0)的单调性思路探究解函数f(x)的定义域为(0，)，f(x)ax1.(1)当a0时，f(x)，由f(x)0，得x1，由f(x)0，得0x1.f(x)在(0,1)内为减函数，在(1，)内为增函数(2)当a0时，f(x)，a0，0.由f(x)0，得x1，由f(x)0，得0x1.f(x)在(0,1)内为减函数，在(1，)内为增函数综上所述，当a0时，f(x)在(0,1)内为减函数，在(1，)内为增函数. 规律方法利用导数求函数单调区间的步骤(1)确定函数f(x)的定义域(2)求导数f(x)(3)由f(x)0(或f(x)0时，f(x)在相应的区间上是增函数；当f(x)0时，f(x)在相应区间上是减函数(4)结合定义域写出单调区间跟踪训练2设f(x)exax2，求f(x)的单调区间. 【导学号：31062038】解f(x)的定义域为(，)，f(x)exa.若a0，则f(x)0，所以f(x)在(， )上单调递增若a0，则当x(，ln a)时，f(x)0；当x(ln a，)时，f(x)0.所以f(x)在(，ln a)上单调递减，在(ln a，)上单调递增综上所述，当a0时，函数f(x)在(，)上单调递增；当a0时，f(x)在(，ln a)上单调递减，在(ln a，)上单调递增.已知函数的单调性求参数的范围探究问题1在区间(a，b)内，若f(x)0，则f(x)在此区间上单调递增，反之也成立吗？提示：不一定成立比如yx3在r上为增函数，但其在x0处的导数等于零也就是说f(x)0是yf(x)在某个区间上单调递增的充分不必要条件2若函数f(x)为可导函数，且在区间(a，b)上是单调递增(或递减)函数，则f(x)满足什么条件？提示：f(x)0(或f(x)0)已知函数f(x)x3ax1为单调递增函数，求实数a的取值范围思路探究解由已知得f(x)3x2a，因为f(x)在(，)上是单调增函数，所以f(x)3x2a0在(，)上恒成立，即a3x2对xr恒成立，因为3x20，所以只需a0.又因为a0时，f(x)3x20，f(x)x31在r上是增函数，所以a0.母题探究：1.(变条件)若函数f(x)x3ax1的单调减区间为(1,1)，求a的取值范围解由f(x)3x2a，当a0时，f(x)0，f(x)在(，)上为增函数当a0时，令3x2a0，得x，当x时，f(x)0.f(x)在上为减函数，f(x)的单调递减区间为，1，即a3.2(变条件)若函数f(x)x3ax1在(1,1)上单调递减，求a的范围解由题意可知f(x)3x2a0在(1,1)上恒成立，即，a3.即a的取值范围是3，)3(变条件)若函数f(x)x3ax1在(1,1)上不单调，求a的范围解f(x)x3ax1，f(x)3x2a，由f(x)0，得x(a0)，f(x)在区间(1,1)上不单调，01，即0a3.故a的取值范围为(0,3)规律方法1.解答本题注意：可导函数f(x)在(a，b)上单调递增(或单调递减)的充要条件是f(x)0(或f(x)0)在(a，b)上恒成立，且f(x)在(a，b)的任何子区间内都不恒等于0.2已知f(x)在区间(a，b)上的单调性，求参数范围的方法(1)利用集合的包含关系处理f(x)在(a，b)上单调递增(减)的问题，则区间(a，b)是相应单调区间的子集；(2)利用不等式的恒成立处理f(x)在(a，b)上单调递增(减)的问题，则f(x) 0(f(x)0)在(a，b)内恒成立，注意验证等号是否成立当 堂 达 标固 双 基1设函数f(x)的图象如图135所示，则导函数f(x)的图象可能为()图135cf(x)在(，1)，(4，)上是减函数，在(1,4)上为增函数，当x1或x4时，f(x)0；当1x4时，f(x)0.故选c.2函数f(x)(x3)ex的单调递增区间是() 【导学号：31062039】a(，2)b(0,3) c(1,4)d(2，)df(x)ex(x3)ex(x2)ex，由f(x)0得(x2)ex0，x2.f(x)的单调递增区间为(2，)3函数yx2ln x的单调递减区间为()a(1,1b(0,1c1，)d(0，)b函数yx2ln x的定义域为(0，)，yx，令y0，则可得0x1.4若函数f(x)x3ax2x6在(0, 1)内单调递减，则实数a的取值范围是() 【导学号：31062040】a1，)ba1c(，1d(0,1)af(x)3x22ax1，且f(x)在(0,1)内单调递减，不等式3x22ax10在(0,1)内恒成立，f(0)0，且f(1)0，a1.5试