【一个函数的单调增减区间怎么求】在数学中,函数的单调性是研究函数变化趋势的重要工具。判断一个函数的单调增减区间,可以帮助我们理解函数图像的变化方向,从而更深入地分析其性质。本文将总结求解函数单调增减区间的步骤,并以表格形式直观展示。
一、求函数单调增减区间的步骤
1. 确定定义域
首先,明确函数的定义域,因为单调性只在定义域内讨论。
2. 求导数
对函数进行求导,得到其导数 $ f'(x) $。导数的正负可以反映函数的增减趋势。
3. 求导数的临界点
解方程 $ f'(x) = 0 $,找到导数为零的点;同时检查导数不存在的点(如分母为零、根号下为负等),这些点也可能成为单调性变化的分界点。
4. 划分区间
将定义域按上述临界点划分为若干个子区间。
5. 判断每个区间的单调性
在每个子区间内,选取一个测试点代入导数 $ f'(x) $,根据导数的正负判断该区间的单调性:
- 若 $ f'(x) > 0 $,则函数在该区间单调递增;
- 若 $ f'(x) < 0 $,则函数在该区间单调递减。
6. 写出单调区间
根据判断结果,写出函数的单调递增和递减区间。
二、示例:求函数 $ f(x) = x^3 - 3x $ 的单调增减区间
步骤 | 内容 |
1. 定义域 | $ (-\infty, +\infty) $ |
2. 求导数 | $ f'(x) = 3x^2 - 3 $ |
3. 求导数为零的点 | $ 3x^2 - 3 = 0 \Rightarrow x = \pm1 $ |
4. 划分区间 | $ (-\infty, -1), (-1, 1), (1, +\infty) $ |
在 $ (-\infty, -1) $ 区间,取 $ x = -2 $,$ f'(-2) = 3(4) - 3 = 9 > 0 $,递增 | |
在 $ (-1, 1) $ 区间,取 $ x = 0 $,$ f'(0) = -3 < 0 $,递减 | |
在 $ (1, +\infty) $ 区间,取 $ x = 2 $,$ f'(2) = 3(4) - 3 = 9 > 0 $,递增 | |
6. 单调区间 | 递增区间:$ (-\infty, -1) $ 和 $ (1, +\infty) $ 递减区间:$ (-1, 1) $ |
三、总结
步骤 | 内容 |
定义域 | 明确函数的定义范围 |
求导 | 找出导数表达式 |
临界点 | 解导数等于零或导数不存在的点 |
分区间 | 将定义域划分为若干子区间 |
测试点 | 在每个子区间选点代入导数判断符号 |
结论 | 根据导数符号确定单调性并写出区间 |
通过以上方法,可以系统地找出一个函数的单调增减区间,帮助我们更好地理解和分析函数的行为。
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