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怎样判断函数的单调性

原创2025-08-07 17:32:19

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。

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