判断函数的单调性可以通过以下几种方法:
定义法
在指定区间内任取两个数 \(x_1\) 和 \(x_2\),且 \(x_1 < x_2\)。
计算 \(f(x_1)\) 和 \(f(x_2)\) 的差,即 \(f(x_1) - f(x_2)\)。
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。
导数法
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(这些点可能是单调性改变的点)。
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。
图像法
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
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。
复合函数单调性规律为:“同增异减”,即内外函数单调性相同时为增函数,内外层函数单调性相反时为减函数。
作差法(定义法)
根据增函数、减函数的定义,利用作差法证明函数的单调性。
具体步骤包括取值、作差、变形、判号、定性。
以上方法中,导数法适用于可导函数,图像法直观易懂,定义法适用于所有函数,而作差法是定义法的具体应用。选择合适的方法取决于函数的性质和问题的具体情况