人教A版必修一数学1.3.1单调性与最大(小)值 学案+练习(两课时)

文档属性

名称 人教A版必修一数学1.3.1单调性与最大(小)值 学案+练习(两课时)
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资源类型 试卷
版本资源 人教新课标A版
科目 数学
更新时间 2015-09-10 13:26:28

文档简介

课题:1.3.1 函数的单调性
精讲部分
学习目标展示
理解函数单调性的概念与几何意义;
会由函数的图象研究函数的单调区间及了函数的单调性;
以能由单调性的定义判断并证明函数的单调性;
衔接性知识
画出下列函数的图象
(1) (2) (3)
(4) (5)
2. 从上述的函数图象上看,当自变量从小到大变化时,函数值如何变化?
基础知识工具箱
要点
定义
符号
增函数
如果对于定义域I内的某个区间D内的任意两个自变量的值与,当时都有,那么说函数在区间上是增函数
任取,若,则称在区间D上是增函数
减函数
如果对于定义域I内的某个区间D内的任意两个自变量的值与,当时都有,那么说函数在区间上是减函数
任取,若,则称在区间D上是减函数
定义法证明单调性的步骤
取值作差变形定号结论 注:1. 作差有时也作差;2.常见变形:因式分解、通分、配方、分子(母)有理化等
判断函数单调性的方法
定义法、图象法、利用已知函数的单调性等。注:在公共定义域内,两个增函数相加仍为增函数,两个减函数相加仍为减函数;若为增函数,则是减函数(其中)
常见函数的单调性
(1)一次函数,当时,单调递增;当时,单调递减
(2)二次函数,当时,在上单调递减,在在上单调递增。当时相反
(3),当时,在和上都单调递减;当时,在和上都单调递增
典例精讲剖析
例1. 求出下列函数的单调区间:
(1)(2)
(3) (4)=
例2. (1)证明在(-∞,2]上为增函数.
(2)证明在上为增函数.
(3)证明函数在上为增函数.
(4)求证函数在上是减函数.
例3. 求函数f(x)=的单调区间
例4. 已知函数在区间(-∞,4]上是增函数,
求实数a的取值范围.
精练部分
A类试题(普通班用)
1. 下列函数中,在区间(0,2)上为增函数的是(  )
A.y=3-x B.y=x2+1 C.y= D.y=-|x|
2. 函数y=1-(  )
A.在(-1,+∞)内单调递增 B.在(-1,+∞)内单调递减
C.在(1,+∞)内单调递增 D.在(1,+∞)内单调递减
3. 函数y=|x2-x-6|的增区间为 ,减区间为
4. 已知在上是减函数,求实数的取值范围
5. 求证:函数f(x)=x+(a>0),在区间(0,a]上是减函数.
B类试题(3+3+4)(尖子班用)
1. 下列函数中,在区间(0,2)上为增函数的是(  )
A.y=3-x B.y=x2+1 C.y= D.y=-|x|
2. 若y=f(x)是R上的减函数,对于x1<0,x2>0,则(  )
A.f(-x1)>f(-x2) B.f(-x1)<f(-x2) C.f(-x1)=f(-x2) D.无法确定
3. 若f(x)=-x2+2ax与g(x)=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]
4.若函数是定义在上的减函数,并且,则实数的取值范围为
5.函数y=|x2-x-6|的增区间为 ,减区间为
6. 已知函数f(x)=4x2-mx+1,在(-∞,-2)上递减,在[-2,+∞)上递增,则f(1)=________.
7. 已知在上是减函数,求实数的取值范围
8. 证明函数在上是增函数.
9. 求证:函数f(x)=x+(a>0),在区间(0,a]上是减函数.
10. 讨论函数f(x)=在x∈(-1,1)上的单调性,其中a为非零常数.
课题:1.3.1 函数的单调性
精讲部分
学习目标展示
理解函数单调性的概念与几何意义;
会由函数的图象研究函数的单调区间及了函数的单调性;
以能由单调性的定义判断并证明函数的单调性;
衔接性知识
画出下列函数的图象
(1) (2) (3)
(4) (5)
2. 从上述的函数图象上看,当自变量从小到大变化时,函数值如何变化?
基础知识工具箱
要点
定义
符号
增函数
如果对于定义域I内的某个区间D内的任意两个自变量的值与,当时都有,那么说函数在区间上是增函数
任取,若,则称在区间D上是增函数
减函数
如果对于定义域I内的某个区间D内的任意两个自变量的值与,当时都有,那么说函数在区间上是减函数
任取,若,则称在区间D上是减函数
定义法证明单调性的步骤
取值作差变形定号结论 注:1. 作差有时也作差;2.常见变形:因式分解、通分、配方、分子(母)有理化等
判断函数单调性的方法
定义法、图象法、利用已知函数的单调性等。注:在公共定义域内,两个增函数相加仍为增函数,两个减函数相加仍为减函数;若为增函数,则是减函数(其中)
常见函数的单调性
(1)一次函数,当时,单调递增;当时,单调递减
(2)二次函数,当时,在上单调递减,在在上单调递增。当时相反
(3),当时,在和上都单调递减;当时,在和上都单调递增
典例精讲剖析
例1. 求出下列函数的单调区间:
(1)(2)
(3) (4)=
解:(1)
的增区间为,减区间为
(2)
的增区间为和,减区间为和
(3)
的增区间为和,减区间为和
(4)画出f(x)=的图象如图,
可知f(x)在(-∞,0]和[1,+∞)上都是增函数,在[0,1]上是减函数.
所以f(x)的增区间为(-∞,0]和[1,+∞),减区间为[0,1]
例2. (1)证明在(-∞,2]上为增函数.
(2)证明在上为增函数.
(3)证明函数在上为增函数.
(4)求证函数在上是减函数.
解:(1)设x1f(x1)-f(x2)=(-x+4x1)-(-x+4x2)=(x2-x1)(x1+x2-4)<0,
∴f(x1)(2)设x1>x2≥-,则
f(x1)-f(x2)=-=>0.
∴f(x1)>f(x2),
∴f(x)=在[-,+∞)上为增函数.
(3)设x1>x2>-1,则
y1-y2=-=>0,
∴y1>y2,∴函数y=在(-1,+∞)上为增函数.
(4)设x1、x2∈(-∞,+∞)且x1<x2,则
f(x1)-f(x2)=(-x+1)-(-x+1)=x-x=(x2-x1)(x+x1x2+x)
∵x1<x2,∴x2-x1>0
又∵x+x1x2+x=(x1+)2+x
且(x1+)2≥0与x≥0中两等号不能同时取得(否则x1=x2=0与x1<x2矛盾),
∴x+x1x2+x>0,∴f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2),
又∵x1例3. 求函数f(x)=的单调区间
解:方程-x2+6x+7=0的两根为x1=-1,x2=7,
又y=-x2+6x+7对称轴为x=3,
y=-x2+6x+7的图象如图
注意到-x2+6x+7,所以增区间为[-1,3],减区间为[3,7]
例4. 已知函数在区间(-∞,4]上是增函数,
求实数a的取值范围.
[分析] 二次函数的二次项系数小于0,其图象开口向下,因而只要区间(-∞,4]在对称轴的左侧,即可满足题设要求.21教育网
解:

此二次函数图象的对称轴为,其二次项系数小于0,因此在区间上单调递增.
若使在区间上单调递增,必须满足,所以.
精练部分
A类试题(普通班用)
1. 下列函数中,在区间(0,2)上为增函数的是(  )
A.y=3-x B.y=x2+1 C.y= D.y=-|x|
[答案] B
[解析] y=3-x,y=,y=-|x|在(0,2)上都是减函数,y=x2+1在(0,2)上是增函数.
2. 函数y=1-(  )
A.在(-1,+∞)内单调递增 B.在(-1,+∞)内单调递减
C.在(1,+∞)内单调递增 D.在(1,+∞)内单调递减
[答案] C
[解析] 因为函数y=1-可视作函数y=-的图象向右平移一个单位,再向上平移一个单位得到的,所以y=1-在(-∞,1)和(1,+∞)内都是增函数,故选C.
3. 函数y=|x2-x-6|的增区间为 ,减区间为
[解析] 函数解析式变形为y=
画出该函数图象如图,由图知函数的增区间为[-2,]和[3,+∞);减区间为(-∞,-2)和[,3].21cnjy.com
4. 已知在上是减函数,求实数的取值范围
解:的对称轴为
在上是减函数,,解得
所以实数的取值范围
5. 求证:函数f(x)=x+(a>0),在区间(0,a]上是减函数.
[解析] 设0<x1<x2≤a,f(x2)-f(x1)=(x2+)-(x1+)
=(x2-x1)+=.
∵0<x1<x2≤a,∴0<x1x2<a2,∴<0,∴f(x2)<f(x1),
∴f(x)=x+(a>0)在(0,a]上是减函数.
B类试题(3+3+4)(尖子班用)
1. 下列函数中,在区间(0,2)上为增函数的是(  )
A.y=3-x B.y=x2+1 C.y= D.y=-|x|
[答案] B
[解析] y=3-x,y=,y=-|x|在(0,2)上都是减函数,y=x2+1在(0,2)上是增函数.
2. 若y=f(x)是R上的减函数,对于x1<0,x2>0,则(  )
A.f(-x1)>f(-x2) B.f(-x1)<f(-x2) C.f(-x1)=f(-x2) D.无法确定
[答案] B
[解析] 由于x1<0,x2>0,所以x1<x2,则-x1>-x2,因为y=f(x)是R上的减函数,所以f(-x1)<f(-x2),故选B.21·cn·jy·com
3. 若f(x)=-x2+2ax与g(x)=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]
[答案] D
[解析] ∵f(x)=-x2+2ax=-(x-a)2+a2在[1,2]上是减函数,∴a≤1,又∵g(x)=在[1,2]上是减函数,∴a>0,∴04.若函数是定义在上的减函数,并且,则实数的取值范围为
[解析] 由,得,所以,即实数的取值范围为
5.函数y=|x2-x-6|的增区间为 ,减区间为
[解析] 函数解析式变形为y=
画出该函数图象如图,由图知函数的增区间为[-2,]和[3,+∞);减区间为(-∞,-2)和[,3].www.21-cn-jy.com
6. 已知函数f(x)=4x2-mx+1,在(-∞,-2)上递减,在[-2,+∞)上递增,则f(1)=________.
[答案] 21
[解析] 由已知得-=-2,解得m=-16,∴f(x)=4x2+16x+1,则f(1)=21.
7. 已知在上是减函数,求实数的取值范围
解:的对称轴为
在上是减函数,,解得
所以实数的取值范围
8. 证明函数在上是增函数.
证明:设,且,则
,,,即
所以函数在上是增函数
9. 求证:函数f(x)=x+(a>0),在区间(0,a]上是减函数.
[解析] 设0<x1<x2≤a,f(x2)-f(x1)=(x2+)-(x1+)
=(x2-x1)+=.
∵0<x1<x2≤a,∴0<x1x2<a2,∴<0,∴f(x2)<f(x1),
∴f(x)=x+(a>0)在(0,a]上是减函数.
10. 讨论函数f(x)=在x∈(-1,1)上的单调性,其中a为非零常数.
解:设-1<x1<x2<1,
则f(x1)-f(x2)=-=
因为-1<x1<x2<1,
所以x1x2+1>0,x2-x1>0,x-1<0,x-1<0.
当a>0时,f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2),f(x)为减函数.
课题:1.3.1 函数的最大(小)值
精讲部分
学习目标展示
理解函数的最大(小)值的概念及其几何意义;
会由函数的单调性及函数的图象求函数的最值;
利用二次函数的性质(配方法)求函数的最大(小)值
衔接性知识
已知函数是增函数,则实数的取值范围是 ;是减函数,则实数的取值范围是 21世纪教育网版权所有
函数增区间为 ,减区间为
3. 画出函数的图象并写出函数的单调区间
基础知识工具箱
要点
定义
符号
最大值
设函数的定义域为,如果存在实数满足:(1)对于任意的,都有;(2)存在,使得。那么称是函数的最大值
最小值
设函数的定义域为,如果存在实数满足:(1)对于任意的,都有;(2)存在,使得那么,称是函数的最大值
函数的单调性与最值
如果函数在区间上单调递增,则函数,;
如果函数在区间上单调递减,则函数,
恒成立问题
恒成立;恒成立
二次函数在闭区间上的最值
对于二次函数在区间上最值问题,有以下结论:
①若,则,
②若,则, 时可仿此讨论
典例精讲剖析
例1. 一个星级旅馆有150个标准房,经过一段时间的经营,经理得到一些定价和住房率的数据如下:
房价(元)
住房率(%)
160
55
140
65
120
75
100
85
欲使每天的的营业额最高,应如何定价?
例2.已知函数
(1)判断的单调性,并证明;(2)求的最大值与最小值
例3. 已知函数,若对任意,恒成立,试求实数的取值范围
例4.已知函数
(1)若,求的最小值;(2)若,求的最小值;(3)若,求的最小值;(4)若时,的最小值为,求的表达式
精练部分
A类试题(普通班用)
1. 函数y=(x≠2)的值域是(  )
A.[2,+∞) B.(-∞,2] C.{y|y∈R且y≠2} D.{y|y∈R且y≠3}
2.已知函数f(x)=(x∈[2,+∞)),(1)证明函数f(x)为增函数.(2)求f(x)的最小值.
3.求函数f(x)=-x2+|x|的单调区间.并求函数y=f(x)在[-1,2]上的最大、小值.
4.已知,对于函数,若定义域与值域均为,求的值
5.某公司生产一种电子仪器的固定成本为20000元,每生产一台仪器需增加投入100元,已知总收益满足函数:R(x)=其中x是仪器的月产量.
(1)将利润表示为月产量的函数f(x);
(2)当月产量为何值时,公司所获利润最大?最大利润为多少元?(总收益=总成本+利润)
B类试题(3+3+4)(尖子班用)
1.函数f(x)=,则f(x)的最大值、最小值分别为(  )
A.10,6 B.10,8 C.8,6 D.以上都不对
2. 函数y=(x≠2)的值域是(  )
A.[2,+∞) B.(-∞,2] C.{y|y∈R且y≠2} D.{y|y∈R且y≠3}
3.已知函数f(x)=x2+bx+c的图象的对称轴为直线x=1,则(  )
A.f(-1)4. 函数y=|x-3|-|x+1|有的最大值 ,最小值
5. 函数y=-x2-10x+11在区间[-1,2]上的最小值是________.
6. 已知二次函数在区间[-2,3]上的最大值为6,则的值为________
7.已知函数f(x)=(x∈[2,+∞)),(1)证明函数f(x)为增函数.(2)求f(x)的最小值.
8. 求函数f(x)=-x2+|x|的单调区间.并求函数y=f(x)在[-1,2]上的最大、小值.
9. 某公司生产一种电子仪器的固定成本为20000元,每生产一台仪器需增加投入100元,已知总收益满足函数:R(x)=其中x是仪器的月产量.
(1)将利润表示为月产量的函数f(x);
(2)当月产量为何值时,公司所获利润最大?最大利润为多少元?(总收益=总成本+利润)
10. 已知,对于函数,若定义域与值域均为,求的值
课题:1.3.1 函数的最大(小)值
精讲部分
学习目标展示
理解函数的最大(小)值的概念及其几何意义;
会由函数的单调性及函数的图象求函数的最值;
利用二次函数的性质(配方法)求函数的最大(小)值
衔接性知识
已知函数是增函数,则实数的取值范围是;是减函数,则实数的取值范围是
函数增区间为,减区间为
3. 画出函数的图象并写出函数的单调区间
解:,将的图象先向左平移个单位,然后再向上平移个单位就得到了的图象
由图象可知,在与上均递增,所
以单调增区间为和
基础知识工具箱
要点
定义
符号
最大值
设函数的定义域为,如果存在实数满足:(1)对于任意的,都有;(2)存在,使得。那么称是函数的最大值
最小值
设函数的定义域为,如果存在实数满足:(1)对于任意的,都有;(2)存在,使得那么,称是函数的最大值
函数的单调性与最值
如果函数在区间上单调递增,则函数,;
如果函数在区间上单调递减,则函数,
恒成立问题
恒成立;恒成立
二次函数在闭区间上的最值
对于二次函数在区间上最值问题,有以下结论:
①若,则,
②若,则, 时可仿此讨论
典例精讲剖析
例1. 一个星级旅馆有150个标准房,经过一段时间的经营,经理得到一些定价和住房率的数据如下:
房价(元)
住房率(%)
160
55
140
65
120
75
100
85
欲使每天的的营业额最高,应如何定价?
解:设为旅馆一天的客房总收入,为与房价160相比降低的房价,因此当房价为元时,住房率为.于是得21教育网
由已知,得,解得
所以当=25时取得最大值(元),此时房价定位应是160-25=135(元),相应的住房率为67.5%,最大住房总收入为13668.75(元).www.21-cn-jy.com
所以该客房定价应为135元.
例2.已知函数
(1)判断的单调性,并证明;(2)求的最大值与最小值
解:(1),由在递减,可知在递减。证明如下:
设,则

由,得,,所以
即,从而在递减
(2)由(1)知,在递减
所以的最小值,的最大值
例3. 已知函数,若对任意,恒成立,试求实数的取值范围
解:对任意有恒成立对任意恒成立对任意恒成立,设,则
而,由的图象可知,在上是减函数
∴当时,,
于是当且仅当时,函数f (x)>0恒成立,即实数的取值范围为.
例4.已知函数
(1)若,求的最小值;(2)若,求的最小值;(3)若,求的最小值;(4)若时,的最小值为,求的表达式
解:∵,对称轴,
的图象如图:
(1)若,则在上递减,的最小值
为;
(2)若,则在上递减,在上递减,所以的最小值
为;
(3)若,则在上递增,的最小值为;
(4)当即时,在上递减,的最小值为.
当时,在上递增,的最小值为.
当即时,则在上递减,在上递减,所以的最小值为,
从而的表达式为

精练部分
A类试题(普通班用)
1. 函数y=(x≠2)的值域是(  )
A.[2,+∞) B.(-∞,2] C.{y|y∈R且y≠2} D.{y|y∈R且y≠3}
[答案] D
[解析] y===3+,由于≠0,∴y≠3,故选D.
2.已知函数f(x)=(x∈[2,+∞)),
(1)证明函数f(x)为增函数.(2)求f(x)的最小值.
[解析] 将函数式化为:f(x)=x++2
(1)任取x1,x2∈[2,+∞),且x1<x2,
f(x1)-f(x2)=(x1-x2)(1-).
∵x1<x2, ∴x1-x2<0,
又∵x1≥2,x2>2,∴x1x2>4,1->0.
∴f(x1)-f(x2)<0,即:f(x1)<f(x2).
故f(x)在[2,+∞)上是增函数.
(2)当x=2时,f(x)有最小值
3.求函数f(x)=-x2+|x|的单调区间.并求函数y=f(x)在[-1,2]上的最大、小值.
[解析] 由于函数解析式含有绝对值符号,因此先去掉绝对值符号化为分段函数,然后作出其图象,由图象便可以直观地判断出其单调区间.再据图象求出最值.
(1)∵f(x)=-x2+|x|=
即f(x)=
作出其在[-1,2]上的图象如图所示
由图象可知,f(x)的递增区间为(-∞,-)和[0,],递减区间为[-,0]和[,+∞).
(2)由图象知:当x=-或时,f(x)max=,当x=2时,f(x)min=-2
4.已知,对于函数,若定义域与值域均为,求的值
解:函数的图象是开口方向向上,顶点坐标是(1,1),对称轴是的抛物线.因此,当时,是增函数.21·cn·jy·com
∴当时,取最大值,故,即,
整理得,解得或.
∵,∴
5.某公司生产一种电子仪器的固定成本为20000元,每生产一台仪器需增加投入100元,已知总收益满足函数:R(x)=其中x是仪器的月产量.
(1)将利润表示为月产量的函数f(x);
(2)当月产量为何值时,公司所获利润最大?最大利润为多少元?(总收益=总成本+利润)
[解析] (1)设月产量为x台,则总成本为u(x)=20000+100x,从而f(x)=R(x)-u(x),
即f(x)=
(2)当0≤x≤400时,f(x)=-(x-300)2+25000,
∴当x=300时,有最大值25 000;当x>400时,f(x)=60000-100x是减函数,f(x)<60000-100×400=20 000.∴当x=300时,f(x)的最大值为25 000.2·1·c·n·j·y
B类试题(3+3+4)(尖子班用)
1.函数f(x)=,则f(x)的最大值、最小值分别为(  )
A.10,6 B.10,8 C.8,6 D.以上都不对
[答案] A
[解析] 分段函数的最大值为各段上最大值中的最大者,最小值为各段上最小值中的最小者.当1≤x≤2时,8≤2x+6≤10,当-1≤x≤1时,6≤x+7≤8.∴f(x)min=f(-1)=6,
f(x)max=f(2)=10.故选A.
2. 函数y=(x≠2)的值域是(  )
A.[2,+∞) B.(-∞,2] C.{y|y∈R且y≠2} D.{y|y∈R且y≠3}
[答案] D
[解析] y===3+,由于≠0,∴y≠3,故选D.
3.已知函数f(x)=x2+bx+c的图象的对称轴为直线x=1,则(  )
A.f(-1)[答案] B
[解析] 因为二次函数图象的对称轴为直线x=1,所以f(-1)=f(3).又函数f(x)的图象为开口向上的抛物线,知f(x)在区间[1,+∞)上为增函数,故f(1)4. 函数y=|x-3|-|x+1|有的最大值 ,最小值
[解析] y=|x-3|-|x+1|=,画出函数的图象,可知y∈[-4,4],从而最大值为,最小值为【来源:21·世纪·教育·网】
5. 函数y=-x2-10x+11在区间[-1,2]上的最小值是________.
[答案] -13
[解析] 函数y=-x2-10x+11=-(x+5)2+36在[-1,2]上为减函数,
当x=2时,ymin=-13.
6. 已知二次函数在区间[-2,3]上的最大值为6,则的值为________
[答案] 或
[解析],对称轴,
当时,图象开口向上,在[-2,3]上的最大值为,所以;
当时,图象开口向下,在[-2,3]上的最大值为,所以
7.已知函数f(x)=(x∈[2,+∞)),
(1)证明函数f(x)为增函数.(2)求f(x)的最小值.
[解析] 将函数式化为:f(x)=x++2
(1)任取x1,x2∈[2,+∞),且x1<x2,
f(x1)-f(x2)=(x1-x2)(1-).
∵x1<x2, ∴x1-x2<0,
又∵x1≥2,x2>2,∴x1x2>4,1->0.
∴f(x1)-f(x2)<0,即:f(x1)<f(x2).
故f(x)在[2,+∞)上是增函数.
(2)当x=2时,f(x)有最小值.
8. 求函数f(x)=-x2+|x|的单调区间.并求函数y=f(x)在[-1,2]上的最大、小值.
[解析] 由于函数解析式含有绝对值符号,因此先去掉绝对值符号化为分段函数,然后作出其图象,由图象便可以直观地判断出其单调区间.再据图象求出最值.
(1)∵f(x)=-x2+|x|=
即f(x)=
作出其在[-1,2]上的图象如图所示
由图象可知,f(x)的递增区间为(-∞,-)和[0,],递减区间为[-,0]和[,+∞).
(2)由图象知:当x=-或时,f(x)max=,当x=2时,f(x)min=-2.
9. 某公司生产一种电子仪器的固定成本为20000元,每生产一台仪器需增加投入100元,已知总收益满足函数:R(x)=其中x是仪器的月产量.
(1)将利润表示为月产量的函数f(x);
(2)当月产量为何值时,公司所获利润最大?最大利润为多少元?(总收益=总成本+利润)
[解析] (1)设月产量为x台,则总成本为u(x)=20000+100x,从而f(x)=R(x)-u(x),
即f(x)=
(2)当0≤x≤400时,f(x)=-(x-300)2+25000,
∴当x=300时,有最大值25 000;当x>400时,f(x)=60000-100x是减函数,f(x)<60000-100×400=20 000.∴当x=300时,f(x)的最大值为25 000.21世纪教育网版权所有
10. 已知,对于函数,若定义域与值域均为,求的值
解:函数的图象是开口方向向上,顶点坐标是(1,1),对称轴是的抛物线.因此,当时,是增函数.21cnjy.com
∴当时,取最大值,故,即,
整理得,解得或.
∵,∴