5.3.1 函数的单调性(精讲)
考点一 无参函数求单调区间
【例1-1】(2022·广东·雷州市白沙中学高二阶段练习)函数的单调递减区间是( )
A. B. C. D.
【例1-2】(2022·吉林·高二期末)函数的递增区间是( )
A. B.和
C. D.
【一隅三反】
1.(2022·广西桂林·高二期末(文))函数的单调递减区间为( )
A. B.
C. D.
2.(2022·福建·莆田一中高二期中)若函数,则的一个单调递增区间是( )
A. B. C. D.
3.(2022·湖南)函数的单调递减区间为( )
A. B. C. D.
考点二 已知单调区间求参数
【例2-1】82022·全国·高二课时练习)若函数在区间上单调递增,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【例2-2】(2022·江西)若函数存在单调递减区间,则实数b的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【例2-3】(2022·江西省信丰中学高二阶段练习(文))若函数在定义域上恰有三个单调区间,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【一隅三反】
1.(2022·广西河池)“”是“函数为增函数”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
2.(2022·四川·成都市温江区新世纪光华学校高二期中(文))已知函数在上为单调递增函数,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
3.(2022·湖南)设函数,若在区间内存在单调递减区间,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
4.(2022·广西)已知函数在区间上不单调,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
5(2022广东深圳)设函数在区间上单调递减,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
考点三 导数的正负与函数的增减性
【例3-1】(2022·四川省绵阳南山中学高二期中(文))函数的导函数的图象如图所示,则函数的图象( )
A. B.
C. D.
【例3-2】(2022·河北邯郸·高二阶段练习)函数的部分图象如图所示,则( )
A. B. C. D.
【一隅三反】
1.(2022·四川遂宁·高二期末(理))设函数在定义域内可导,的图象如图所示,则其导函数的图象可能是( )
A.B.C. D.
2.(2022·福建泉州·高二期中)已知函数的导函数为的图象如图所示,则函数的图象可能为( )
A. B.
C. D.
3.(2022·四川成都·高二期中(理))函数f(x)的图象如图所示,则的解集为( )
A. B.
C. D.
考点四 含参函数单调性的讨论
【例4-1】(2022·广西)已知函数,讨论的单调性;
【例4-2】(2022·云南)求函数的单调区间.
【例4-3】(2022·黑龙江·哈尔滨三中高二阶段练习)已知函数,.
(1)当时,求函数在点处的切线方程;
(2)讨论函数的单调性.
【一隅三反】
1.(2022·河北迁安三中)已知函数.讨论函数的单调性;
2.(2022·河南·荥阳市教育体育局教学研究室高二阶段练习)已知函数.
(1)当时,求曲线在处的切线方程:
(2)讨论的单调性.
3.(2022·河北·沧县中学高二阶段练习)已知函数,.
(1)求在x=1处的切线方程;
(2)设,试讨论函数的单调性.
4.(2022上海)已知f(x)=aln x+(a为常数),求函数的单调区间.
考点五 单调性的运用
【例5-1】(2022·湖南)设分别是定义在上的奇函数和偶函数,当时,.且,则不等式的解集是( )
A. B.
C. D.
【例5-2】(2022·福建)已知,,,其中,则( )
A. B.
C. D.
【例5-3】(2022·宁夏 )若,则不等式的解集是( )
A. B. C. D.
【一隅三反】
1.(2022·黑龙江)已知定义在R上的偶函数满足,,若,则不等式的解集为( )
A. B. C. D.
2.(2022·宁夏 )已知,,,则,,的大小关系为( )
A. B.
C. D.
3.(2022·广东肇庆 )已知函数,满足导函数恒成立,则下列选项正确的是( )
A. B.
C. D.
4.(2022·贵州遵义)已知函数,则不等式的解集为_____________.
5.3.1 函数的单调性(精讲)
考点一 无参函数求单调区间
【例1-1】(2022·广东·雷州市白沙中学高二阶段练习)函数的单调递减区间是( )
A. B. C. D.
答案:A
【解析】,
令,得,所以函数的单调递减区间是,故选:A.
【例1-2】(2022·吉林·高二期末)函数的递增区间是( )
A. B.和
C. D.
答案:C
【解析】由题设,且,可得,所以递增区间为.故选:C
【一隅三反】
1.(2022·广西桂林·高二期末(文))函数的单调递减区间为( )
A. B.
C. D.
答案:A
【解析】,
当,或时,,所以为增函数,
当时,,为增函数,
故函数的单调递增区间为.故选:A.
2.(2022·福建·莆田一中高二期中)若函数,则的一个单调递增区间是( )
A. B. C. D.
答案:B
【解析】由可得,
令,解得,所以的单调递增区间是,故选:B
3.(2022·湖南)函数的单调递减区间为( )
A. B. C. D.
答案:B
【解析】因为,所以,由解得:,所以函数的单调递减区间为.故选:B.
考点二 已知单调区间求参数
【例2-1】82022·全国·高二课时练习)若函数在区间上单调递增,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
答案:B
【解析】依题意在区间上恒成立,即在区间上恒成立.
令,则,所以在上单调递增,则,所以.故选:B.
【例2-2】(2022·江西)若函数存在单调递减区间,则实数b的取值范围是( )
A. B.
C. D.
答案:B
【解析】函数的定义域为 ,且其导数为.由存在单调递减区间知在 上有解,即有解.因为函数的定义域为 ,所以.要使有解,只需要的最小值小于,所以,即,所以实数的取值范围是 .故选:B.
【例2-3】(2022·江西省信丰中学高二阶段练习(文))若函数在定义域上恰有三个单调区间,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
答案:A
【解析】因为函数在定义域上恰有三个单调区间,
所以其导函数在定义域上有两个不同的零点,
由可得,即,
所以只需,方程在上有两个不同的实数根.故选:A.
【一隅三反】
1.(2022·广西河池)“”是“函数为增函数”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
答案:B
【解析】若函数单调递增,有恒成立,
可得,解得:,
因为,但,所以“”是“函数为增函数”的必要不充分条件.故选:B.
2.(2022·四川·成都市温江区新世纪光华学校高二期中(文))已知函数在上为单调递增函数,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
答案:A
【解析】,
因为在上为单调递增函数,故在上恒成立,所以即,故选:A.
3.(2022·湖南)设函数,若在区间内存在单调递减区间,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
答案:D
【解析】由题可知,在内存在解,因为,所以在内存在解,等价于在内存在解,易知函数在上递增,在上递减,所以,当且仅当时取得,所以.故选:D.
4.(2022·广西)已知函数在区间上不单调,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
答案:B
【解析】由,
①当时函数单调递增,不合题意;
②当时,函数的极值点为,若函数在区间不单调,必有,解得.
故选:B.
5(2022广东深圳)设函数在区间上单调递减,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
答案:B
【解析】由题可知,函数的定义域为:,
,则,
当时,,所以函数单调递减,
也可以说当时,函数单调递减,
即函数的单调递减区间为,
又函数在区间上单调递减,
只需满足条件:,解得:,
所以实数的取值范围是.故选:B.
考点三 导数的正负与函数的增减性
【例3-1】(2022·四川省绵阳南山中学高二期中(文))函数的导函数的图象如图所示,则函数的图象( )
A. B.
C. D.
答案:D
【解析】由导函数的图象,
函数有三个极值点,一个小于0,两个大于0,设,
当或,,单调递减;
当或,,单调递增;
只有D符合题意,故选:D
【例3-2】(2022·河北邯郸·高二阶段练习)函数的部分图象如图所示,则( )
A. B. C. D.
答案:D
【解析】由题意在上单调递减,所以符号不确定
故选:D
【一隅三反】
1.(2022·四川遂宁·高二期末(理))设函数在定义域内可导,的图象如图所示,则其导函数的图象可能是( )
A.B.C. D.
答案:A
【解析】由的图象可知,当时函数单调递增,则,故排除C、D;
当时先递减、再递增最后递减,所以所对应的导数值应该先小于,再大于,最后小于,故排除B;故选:A
2.(2022·福建泉州·高二期中)已知函数的导函数为的图象如图所示,则函数的图象可能为( )
A. B.
C. D.
答案:B
【解析】根据导函数的正负可判断,原函数的单调性为先增后减再增,故排除AD,
又C选项,递减区间斜率不变,故排除,故选:B.
3.(2022·四川成都·高二期中(理))函数f(x)的图象如图所示,则的解集为( )
A. B.
C. D.
答案:A
【解析】由函数图象与导函数大小的关系可知:当时,,
当时,,
故当时,;
当时,;
当时,,
故的解集为.
故选:A
考点四 含参函数单调性的讨论
【例4-1】(2022·广西)已知函数,讨论的单调性;
答案:答案见解析
【解析】的定义域为
当时,在上恒成立,故在上单调递减
当时,,且时,,时,
即在上单调递增,在上单调递减
综上,当时,在上单调递减;
当时,在上单调递增,在上单调递减
【例4-2】(2022·云南)求函数的单调区间.
答案:见解析
【解析】因为,所以.
由,解得x=0或x=2a.
当a=0时,,所以f(x)在R上严格增,单调增区间为;
当时,当时,;当时,,
所以f(x)的单调增区间为及,单调减区间为(0,2a);
当时,当时,;当时,,
所以f(x)的单调增区间为及,单调减区间为(2a,0).
【例4-3】(2022·黑龙江·哈尔滨三中高二阶段练习)已知函数,.
(1)当时,求函数在点处的切线方程;
(2)讨论函数的单调性.
答案:(1)
(2)答案见解析
【解析】(1)当时,,则,故,且,故在点处的切线方程为
(2)求导可得,
当时,,故当时,单调递增;当时,单调递减;
当时,令,则,
1.当时,,故当和时,,单调递减;当时,单调递增;
2.当时:
①当,即时,在,上,单调递增;在上,单调递减;
②当,即时,,在定义域R单调递增;
③当,即时,在,上,单调递增;在上,单调递减;
综上有:
当时,在,单调递减,单调递增.
当时,在单调递增,单调递减.
当时,在,单调递增,单调递减.
当,在定义域R单调递增.
当时,在,单调递增,单调递减.
【一隅三反】
1.(2022·河北迁安三中)已知函数.讨论函数的单调性;
答案:)答案见解析
【解析】,定义域为,且,
当,则,单调递增
当,令,则;若,则,
综上,当时,函数增区间为,无减区间
当时,函数的单调递增区间为,单调递减区间为;
2.(2022·河南·荥阳市教育体育局教学研究室高二阶段练习)已知函数.
(1)当时,求曲线在处的切线方程:
(2)讨论的单调性.
答案:(1)(2)在上单调递减,在上单调递增.
【解析】(1)当时,,则,
∴,∴,所以曲线在处的切线方程为,即.
(2)函数的定义域为,
①当时,恒成立,则在上单调递增;
②当时,由得,由得,
所以在上单调递减,在上单调递增.
3.(2022·河北·沧县中学高二阶段练习)已知函数,.
(1)求在x=1处的切线方程;
(2)设,试讨论函数的单调性.
答案:(1);
(2)答案见解析.
【解析】(1)因为,则,
所以,在x=1处.
在x=1处切线方程:,即.
(2)因为,
所以,
①若,则当时,,在上单调递增;
当时,,在上单调递减.
②若,,
当时,在和上,在上,
所以在和上单调递增,在上单调递减;
当时,恒成立,所以在上单调递增;
当时,在和上,在上,
所以在和上单调递增,在上单调递减.
综上,,在上单调递增,在上单调递减;
,在和上单调递增,在上单调递减;
,在上单调递增;
,在和上单调递增,在上单调递减.
4.(2022上海)已知f(x)=aln x+(a为常数),求函数的单调区间.
答案:答案见解析
【解析】函数f(x)的定义域为(0,+∞),
+=,
当时,,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增;
当a<0时,令g(x)=ax2+(2a+2)x+a,
由于=(2a+2)2-4a2=4(2a+1),
①当,即时,g(x)≤0,
则,所以函数f(x)在(0,+∞)上单调递减;
②当-<a<0时,>0,
设x1,x2(x1<x2)是函数g(x)的两个零点,
则x1=,x2=,
由x1==>0,
x2=>0,且,
所以当时,g(x)<0,,函数f(x)单调递减,
当时,g(x)>0,,函数f(x)单调递增,
当时,g(x)<0,,函数f(x)单调递减,
综上可得:
当时,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增;
当时,函数f(x)在(0,+∞)上单调递减;
当-<a<0时,
f(x)在,上单调递减,
在上单调递增.
考点五 单调性的运用
【例5-1】(2022·湖南)设分别是定义在上的奇函数和偶函数,当时,.且,则不等式的解集是( )
A. B.
C. D.
答案:D
【解析】令,则,因此函数在上是奇函数.
①当时,,在时单调递增,
故函数在上单调递增.
,
,
.
②当时,函数在上是奇函数,可知:在上单调递增,且(3),
,的解集为.
③当时,,不符合要求
不等式的解集是,,.
故选:D
【例5-2】(2022·福建)已知,,,其中,则( )
A. B.
C. D.
答案:A
【解析】构造函数,
则,
当时,,当时,,
故在上单调递减,在上单调递增,
由,可得,即,
即,
由,可得,即,
即,
因为,在上单调递增,
所以,故,
因为在上单调递减,,故,
因为,
故,即,
因为,所以,
因为在上单调递减,,故,
从而.
故选:A
【例5-3】(2022·宁夏 )若,则不等式的解集是( )
A. B. C. D.
答案:C
【解析】的定义域为,,
所以是奇函数,
在上递增,
所以由得,
所以,解得,
所以不等式的解集是.
故选:C
【一隅三反】
1.(2022·黑龙江)已知定义在R上的偶函数满足,,若,则不等式的解集为( )
A. B. C. D.
答案:C
【解析】是定义在R上的偶函数,
,则,即是奇函数,
由,可得,
构造,则,
所以函数单调递增,
,
,即的周期为,
则,即;
不等式可化简为,即,
所以,解得.
故选:C
2.(2022·宁夏 )已知,,,则,,的大小关系为( )
A. B.
C. D.
答案:C
【解析】由,令,则,令,则,
当时,;当时,,
故在上单调递增,在上单调递减,
由,则,即,
故选:C.
3.(2022·广东肇庆 )已知函数,满足导函数恒成立,则下列选项正确的是( )
A. B.
C. D.
答案:C
【解析】令,则,∴在上单调递减,
∴,∴,即.
故选:C.
4.(2022·贵州遵义)已知函数,则不等式的解集为_____________.
答案:
【解析】由,得,
∵,当且仅当即时,取等号,
且,
∴,
∴函数为增函数,
因为,,
所以,
所以,解得,故不等式的解集为,
故答案为: