判断函数的单调性可以通过以下几种方法:
导数法
基本原理:利用导数的正负性来判断函数的单调性。若函数的导函数在某区间内非负(非正),则函数在该区间内单调不降(不增);若导函数在某区间内为正(负),则函数在该区间内单调递增(递减)。
步骤:
对函数进行求导,得到导函数。
令导函数等于零,求出可能的极值点。
判断导函数在指定区间内的正负性,从而确定函数的单调性。
定义法
基本原理:根据函数单调性的定义,如果在某区间内,对于任意的`x1`和`x2`(`x1 < x2`),都有`f(x1)≤f(x2)`(或`f(x1)≥f(x2)`),则称函数在该区间内单调递增(或单调递减)。
步骤:
在指定区间内任取两个数`x1`和`x2`,且`x1 < x2`。
计算`f(x1)`和`f(x2)`的差,即`f(x1)-f(x2)`。
对差进行变形(如因式分解、配方等),以便判断其正负性。
根据差的正负性,结合单调性的定义,判断函数在该区间内的单调性。
图像法
基本原理:通过观察函数图像的上升或下降趋势来判断函数的单调性。如果图像在某区间内一直上升(或下降),则函数在该区间内单调递增(或单调递减)。
步骤:
画出函数的图像(或利用已有的图像)。
观察图像在指定区间内的上升或下降趋势。
根据观察结果,判断函数在该区间内的单调性。
复合函数同增异减法
基本原理:对于复合函数`f[g(x)]`,其单调性取决于内层函数`g(x)`和外层函数`f(x)`的单调性。
步骤:
分析内层函数`g(x)`的单调性。
根据`g(x)`的单调性和外层函数`f(x)`的单调性,应用“同增异减”原则判断复合函数的单调性。
以上方法中,导数法是最常用且有效的,尤其是当函数在某区间内可导时。定义法和图像法则更直观,适用于不可导或导数难以处理的情况。复合函数同增异减法适用于分析复合函数的单调性。