高中数学中,证明函数是增函数还是减函数的习题豆丁网

如题所述

对勾函数:图像,性质,单调性

  对勾函数是数学中一种常见而又特殊的函数,见图示: http://maths352.blogchina.com/maths352/3814527.html
  
  对勾函数是一种类似于反比例函数的一般函数。所谓的对勾函数,是形如f(x)=ax+b/x的函数,是一种教材上没有但考试老喜欢考的函数,所以更加要注意和学习。一般的函数图像形似两个中心对称的对勾,故名。当x>0时,f(x)=ax+b/x有最小值(这里为了研究方便,规定a>0,b>0),也就是当x=sqrt(b/a)的时候(sqrt表示求二次方根)。同时它是奇函数,就可以推导出x<0时的性质。令k=sqrt(b/a),那么,增区间:{x|x≤-k}∪{x|x≥k};减区间:{x|-k≤x<0}和{x|0<x≤k}。由单调区间可见,它的变化趋势是:在y轴左边,增减,在y轴右边,减增,是两个勾。
  对勾函数性质的研究离不开均值不等式。说到均值不等式,其实也是根据二次函数得来的。我们都知道,(a-b)^2≥0,展开就是a^2-2ab+b^2≥0,有a^2+b^2≥2ab,两边同时加上2ab,整理得到(a+b)^2≥4ab,同时开根号,就得到了平均值定理的公式:a+b≥2sqrt(ab)。现在把ax+b/x套用这个公式,得到ax+b/x≥2sqrt(axb/x)=2sqrt(ab),这里有个规定:当且仅当ax=b/x时取到最小值,解出x=sqrt(b/a),对应的f(x)=2sqrt(ab)。我们再来看看均值不等式,它也可以写成这样:(a+b)/2≥sqrt(ab),前式大家都知道,是求平均数的公式。那么后面的式子呢?也是平均数的公式,但不同的是,前面的称为算术平均数,而后面的则称为几何平均数,总结一下就是算术平均数绝对不会小于几何平均数。这些知识点也是非常重要的。
  其实用导数也可以研究对勾函数的性质。不过首先要会负指数幂的换算,这也很简单,但要熟练掌握。举几个例子:1/x=x^-1,4/x^2=4x^-2。明白了吧,x为分母的时候可以转化成负指数幂。那么就有f(x)=ax+b/x=ax+bx-1,求导方法一样,求的的导函数为a+(-b)x^-2,令f'(x)=0,计算得到b=ax2,结果仍然是x=sqrt(b/a),如果需要的话算出f(x)就行了。平时做题的时候用导数还是均值定理,就看你喜欢用那个了。不过注意均值定理最后的讨论,有时ax≠b/x,就不能用均值定理了。
  上述研究都是建立在x>0的基础上的,不过对勾函数是奇函数,所以研究出正半轴图像的性质后,自然能补出对称的图像。如果出现平移了的问题(图像不再规则),就先用平移公式或我总结出的平移规律还原以后再研究,这个能力非常重要,一定要多练,争取做到特别熟练的地步。
  对勾函数实际是反比例函数的一个延伸,至于它是不是双曲线还众说不一。
  面对这个函数 f(x)=ax+b/x, 我们应该想得更多,需要我们深入探究:(1)它的单调性与奇偶性有何应用?而值域问题恰好与单调性密切相关,所以命题者首先想到的问题应该与值域有关;(2)函数与方程之间有密切的联系,所以命题者自然也会想到函数与方程思想的运用;(3)众所周知,双曲线中存在很多定值问题,所以很容易就想到定值的存在性问题。因此就由特殊引出了一般结论;继续拓展下去,用所猜想、探索的结果来解决较为复杂的函数最值问题。
  2006年高考上海数学试卷(理工农医类)已知函数 = + 有如下性质:如果常数 >0,那么该函数在 0, 上是减函数,在 ,+∞ 上是增函数.
  (1)如果函数 = + ( >0)的值域为 6,+∞ ,求 的值;
  (2)研究函数 = + (常数 >0)在定义域内的单调性,并说明理由;
  (3)对函数 = + 和 = + (常数 >0)作出推广,使它们都是你所推广的函数的特例.研究推广后的函数的单调性(只须写出结论,不必证明),并求函数 = + ( 是正整数)在区间[ ,2]上的最大值和最小值(可利用你的研究结论)
  当x>0时,f(x)=ax+b/x有最小值;当x<0时,f(x)=ax+b/x有最大值
  f(x)=x+1/x
  首先你要知道他的定义域是x不等于0
  当x>0,
  由均值不等式有:
  f(x)=x+1/x>=2根号(x*1/x)=2
  当x=1/x取等
  x=1,有最小值是:2,没有最大值。
  当x0
  f(x)=-(-x-1/x)
  <=-2
  当-x=-1/x取等。
  x=-1,有最大值,没有最小值。
  值域是:(负无穷,0)并(0,正无穷)
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  重点(窍门):
  其实对勾函数的一般形式是:
  f(x)=x+k/x(k>0)
  定义域是:{x|x不等于0}
  值域是:{y|y不等于0}
  当x>0,有x=根号k,有最小值是2根号k
  当x<0,有x=-根号k,有最大值是:-2根号k
  打钩函数的解析式为y=x+a/x(其中a>0),它的单调性讨论如下:
  设x1<x2,则f(x1)-f(x2)=x1+a/x1-(x2+a/x2)=(x1-x2)+a(x2-x1)/(x1x2)=(x1-x2)(x1x2-a)/(x1x2)
  下面分情况讨论
  (1)当x1<x2<-根号a时,x1-x20,x1x2>0,所以f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)<f(x2),所以函数在(-∞,根号a)上是增函数
  (2)当-根号a<x1<x2<0时,x1-x2<0,x1x2-a0,所以f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2),所以函数在(-根号a,0)上是减函数
  (3)当0<x1<x2<根号a时,x1-x2<0,x1x2-a0,所以f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2),所以函数在(0,根号a)上是减函数
  (4)当根号a<x1<x2时,x1-x20,x1x2>0,所以f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)<f(x2),所以函数在(根号a,+∞)上是增函数
  定义域为(0,+∞)∪(-∞,0)
  由函数的单调性可得其值域为(-∞,-2根号a)∪(2根号a,+∞)
  解题时常利用此函数的单调性求最大值与最小值。
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