2..
若滿足條件的存在,則
∵函數在內是減函數,∴當時,,
即對于恒成立.
∴
∴,解得.
又函數在(-1,0)上是增函數,∴當時,
即對于恒成立,
∴
∴,解得.
故當時,在上是減函數,在(-1,0)上是增函數,即滿足條件的存在.
說明:函數思維實際上是辯證思維的一種特殊表現形式,它包含著運動、變化,也就存在著量與量之間的相互依賴、相互制約的關系.因此挖掘題目中的隱含條件則是打開解題思路的重要途徑,具體到解題的過程,學生很大的思維障礙是迷失方向,不知從何處入手去溝通已知與未知的關系,使分散的條件相對集中,促成問題的解決.不善于應用恒成立和恒成立,究其原因是對函數的思想方法理解不深.
利用導數比較大小
例 已知a、b為實數,且,其中e為自然對數的底,求證:.
分析:通過考察函數的單調性證明不等式也是常用的一種方法.根據題目自身的特點,適當的構造函數關系,在建立函數關系時,應盡可能選擇求導和判斷導數都比較容易的函數,一般地,證明,可以等價轉化為證明,如果,則函數在上是增函數,如果,由增函數的定義可知,當時,有,即.
解:證法一:
,∴要證,只要證,
設,則.
,∴,且,∴
∴函數在上是增函數.
∴,即,
∴
證法二:要證,只要證,
即證,設,則,
∴函數在上是減函數.
又,即
說明:“構造”是一種重要而靈活的思維方式,應用好構造思想解題的關鍵是:一要有明確的方向,即為什么目的而構造;二是要弄清條件的本質特點,以便重新進行邏輯組合.解決這種問題常見的思維誤區(qū)是不善于構造函數或求導之后得出的錯誤結論.
判斷函數在給定區(qū)間上的單調性
例 函數在區(qū)間上是( )
A.增函數,且 B.減函數,且
C.增函數,且 D.減函數,且
分析:此題要解決兩個問題:一是要判斷函數值y的大。欢且袛啻撕瘮档膯握{性.
解:解法一:令,且,
則,排除A、B.
由復合函數的性質可知,u在 上為減函數.
又亦為減函數,故在 上為增函數,排除D,選C.
解法二:利用導數法
(),故y在上是增函數.
由解法一知.所以選C.
說明:求函數的值域,是中學教學中的難關.一般可以通過圖象觀察或利用不等式性質求解,也可以用函數的單調性求出最大、最小值等(包括初等方法和導數法).對于復合函數的單調性問題,簡單的復合函數是可以利用復合函數的性質進行判斷,但是利用導數法判斷一些較復雜的復合函數還是有很大優(yōu)勢的.
2.設,試問:是否存在實數,使在內為減函數,且在(-1,0)內是增函數.
分析:根據題設條件可以求出的表達式,對于探索性問題,一般先對結論做肯定存在的假設,然后由此肯定的假設出發(fā),結合已知條件進行推理論證,由推證結果是否出現矛盾來作出判斷.解題的過程實質是一種轉化的過程,由于函數是可導函數,因此選擇好解題的突破口,要充分利用函數的單調性構造等價的不等式,確定適合條件的參數的取值范圍,使問題獲解.
解:1.由題意得,
,
∴
∴
1.設,求的解析式;
3.函數定義域為
令,得或.
∴函數的單調遞增區(qū)間為和;
令,得且,
∴函數的單調遞減區(qū)間是和.
說明:依據導數在某一區(qū)間內的符號來確定函數的單調區(qū)間,體現了形象思維的直觀性和運動性.解決這類問題,如果利用函數單調性定義來確定函數的單調區(qū)間,運算顯得繁瑣,區(qū)間難以找準.學生易犯的錯誤是將兩個以上各自獨立單調遞增(或遞減)區(qū)間寫成并集的形式,如將例1函數的單調遞增區(qū)間和遞減區(qū)間分別寫成 和 的錯誤結果.這里我們可以看出,除函數思想方法在本題中的重要作用之外,還要注意轉化的思想方法的應用.
求解析式并根據單調性確定參數
例 已知,且
2.函數定義域為
令,得.
∴函數的遞增區(qū)間為(0,1);
令,得,
∴函數的單調遞減區(qū)間為(1,2).
3.
分析:為了提高解題的準確性,在利用求導的方法確定函數的單調區(qū)間時,也必須先求出函數的定義域,然后再求導判斷符號,以避免不該出現的失誤.
解:1.函數的定義域為R,
令,得或.
∴函數的單調遞增區(qū)間為(-1,0)和;
令,得或,
∴函數的單調遞減區(qū)間為和(0,1).
2.;
1.;
3.函數是奇函數,只需討論函數在(0,1)上的單調性
當時,
若,則,函數在(0,1)上是減函數;
若,則,函數在(0,1)上是增函數.
又函數是奇函數,而奇函數在對稱的兩個區(qū)間上有相同的單調性.所以當時,函數在(-1,1)上是減函數,當時,函數在(-1,1)上是增函數.
說明:分類討論是重要的數學解題方法.它把數學問題劃分成若干個局部問題,在每一個局部問題中,原先的“不確定因素”不再影響問題的解決,當這些局部問題都解決完時,整個問題也就解決了.在判斷含參數函數的單調性時,不僅要考慮到參數的取值范圍,而且要結合函數的定義域來確定的符號,否則會產生錯誤判斷.
分類討論必須給予足夠的重視,真正發(fā)揮數學解題思想作為聯系知識與能力中的作用,從而提高簡化計算能力.
利用導數求函數的單調區(qū)間
例 求下列函數的單調區(qū)間:
2.函數的定義域是或
①若,則當時,,
∴,∴函數在上是增函數;
當時,,∴函數在上是減函數
②若,則當時,,
∴函數在上是減函數;
當時,,∴函數在上是增函數
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