函数的单调性

通过3道例题(由简到难)深入学习函数单调性。

第一题(基础)

题目:

已知函数 f(x) = x²,请判断该函数在区间 [0, +∞) 上的单调性。

解答提示: 

1.求导数 f'(x)。 

2.判断导数在该区间上的符号。


第二题(中等)

题目:

已知函数 f(x) = ln(x),请判断该函数在区间 (0, +∞) 上的单调性。

解答提示: 

1.求导数 f'(x)。 

2.判断导数在该区间上的符号。


第三题(较难)

题目:

已知函数 f(x) = (x² - 4) / (x - 2),请判断该函数在区间 (2, +∞) 上的单调性。

解答提示: 

1.先对函数进行化简。 

2.求导数 f'(x)。 

3.判断导数在该区间上的符号。






解析:

第一题(基础)

题目:

已知函数 f(x) = x²,请判断该函数在区间 [0, +∞) 上的单调性。

解答过程:

求导数 f'(x):

f(x) = x²

f'(x) = 2x

判断导数在该区间上的符号:

在区间 [0, +∞),当 x ≥ 0 时,导数 f'(x) = 2x ≥ 0。

因此,函数在 [0, +∞) 上是单调递增的。


第二题(中等)

题目:

已知函数 f(x) = ln(x),请判断该函数在区间 (0, +∞) 上的单调性。

解答过程:

求导数 f'(x):

f(x) = ln(x)

f'(x) = 1/x

判断导数在该区间上的符号:

在区间 (0, +∞) 上,x > 0,因此 f'(x) = 1/x > 0。

所以,函数在 (0, +∞) 上是单调递增的。


第三题(较难)

题目:

已知函数 f(x) = (x² - 4) / (x - 2),请判断该函数在区间 (2, +∞) 上的单调性。

解答过程:

化简函数:

f(x) = (x² - 4) / (x - 2)

分子 x² - 4 可以因式分解为 (x - 2)(x + 2),所以

f(x) = [(x - 2)(x + 2)] / (x - 2)。

在 x ≠ 2 时,可以约去 (x - 2),得到

f(x) = x + 2,且在区间 (2, +∞) 上有效。

求导数 f'(x):

对 f(x) = x + 2 求导数,得到

f'(x) = 1。

判断导数在该区间上的符号:

因为 f'(x) = 1 恒为正数,所以函数在 (2, +∞) 上是单调递增的。

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