今天老黃要介紹利用導數确定函數的單調區間的方法。主要是講解幾道例題,然後再歸納一般方法。
确定下列函數的單調區間:
(1)f(x)=3x-x^3;(2)f(x)=2x^2-lnx;(3)f(x)=根号内(2x-x^2);(4)f(x)=(x^2-1)/x.
第一步,先求f(x)的導函數:f’(x)=3-3x^2;
第二步,判斷導函數的零點。即當f'(x)=0時,易求得x等于±1.
第三步,判斷導數在以零點為端點的區間上的符号性質。顯然,當x屬于(-1,1)時,f'(x)>0,當x屬于(-∞,-1]U[1, ∞)時,f'(x)<0.
在導函數大于0的區間上,原函數就遞增;在導函數小于0的區間上,原函數就遞減。而且這裡在開區間上是嚴格單調的。
幾個函數的單調區間的求法都是同樣的套路。接下來給出解題過程:
解:(1)f’(x)=3-3x^2,
當f’(x)=0時, x=±1.
當-1<x<1時, f’(x)>0;當x>1或x<-1時, f’(x)<0,
∴f在[1,-1]上遞增,在(-∞,-1]∪[1, ∞)上遞減.
(2)f’(x)=4x-1/x=(4x^2-1)/x (x>0), 這裡要注意函數的定義域。
當f’(x)=0時, x=±1/2 (負數舍去).
當0<x<1/2時, f’(x)<0;當x>1/2時, f’(x)>0,
∴f在(0, 1/2]上遞減,在[0, ∞)上遞增.
(3)f’(x)= (1-x)根号(2x-x^2),(0<x<2), 注意原函數和導函數的定義域,
當f’(x)=0時, x=1.
當0<x<1時, f’(x)>0;當1<x<2時, f’(x)<0,
∴f在(0,1]上遞增,在[1,2)上遞減.
(4)f’(x)= (2x^2-(x^2-1))/x^2=(x^2 1)/x^2>0 (x≠0),
∴f在(-∞,0)U(0, ∞)上遞增.
最後一個函數和前面的函數又有所不同,因為它的導函數恒大于0,所以不存在0點,整個定義域都是一個單調區間。
下面組織利用導數确定函數的單調區間的一般步驟:
(1)先确定原函數的定義域,任何函數問題,最好先确定定義域,以免解題過程中忘記,造成馬夫的錯誤;
(2)求導,并确定導函數的定義域,與原函數的定義域形成的交集,就是我們研究的區間;
(3)如果導函數在定義域上恒大于0則原函數在定義域上增,若恒小于0,則函數在定義域上減;否則就求導函數的零點;
(4)根據導函數的定義域和零點,确定導函數的正區間和負區間;
(5)導函數的正區間就是原函數的單調增區間,而導函數的負區間就是原函數的單調減區間。
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