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一个函数的单调增减区间怎么求

2025-09-21 01:34:06

问题描述:

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2025-09-21 01:34:06

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) $
5. 判断单调性

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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