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高中数学人教B版 (2019)选择性必修 第三册6.2.1导数与函数的单调性完整版ppt课件
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1.掌握导数与函数单调性之间的关系,会利用导数研究函数的单调性.2.会利用导数判断函数的单调性,会求不超过三次的多项式函数的单调区间.3.掌握求函数单调区间的步骤.核心素养:数学抽象、数学运算、逻辑推理
在必修第一册中,我们通过图象直观,利用不等式、方程等知识,研究了函数的单调性、周期性、奇偶性以及最大(小)值等性质.在本章前两节中,我们学习了导数的概念和运算,知道导数是关于瞬时变化率的数学表达,它定量地刻画了函数的局部变化.能否利用导数更加精确地研究函数的性质呢?本节我们就来讨论这个问题.
我们先来研究前面学习过的高台跳水问题.
观察:观察下面一些函数的图象,探讨函数的单调性与导数的正负的关系. (1) (2) (3) (4)
(2) (3)
一般地,(1)如果在区间(a,b)内,f ′(x)>0,则曲线y=f(x)在区间(a,b)对应的那一段上每一点处切线的斜率都大于0,曲线呈上升状态,因此f(x)在(a,b)上是增函数,如图所示;(2)如果在区间(a,b)内,f ′(x)<0,则曲线y=f(x)在区间(a,b)对应的那一段上每一点处切线的斜率都小于0,曲线呈下降状态,因此f(x)在(a,b)上是减函数,如图所示.
利用上述性质,我们可以求出函数的单调区间.
如果不用导数的方法,直接运用单调性的定义,你如何求解本题?运算过程麻烦吗?你有什么体会?
总结求函数的单调区间,就是解不等式f ′(x)>0或f ′(x)<0,不等式的解集就是所求的单调区间,求解步骤如下:(1)求函数f(x)的定义域;(2)求出f ′(x);(3)解不等式f ′(x)>0可得函数f(x)的单调递增区间,解不等式f ′(x)<0可得函数f(x)的单调递减区间.
(1) (2)
一般地,如果一个函数在某一范围内导数的绝对值较大,那么函数在这个范围内变化得较快,这时函数的图象就比较“陡峭”(向上或向下);反之,函数在这个范围内变化得较慢,函数的图象就比较“平缓”.
总结:函数的变化快慢与导数的关系
例1 已知函数f(x)的图像如图所示,下列四个图像中f ′(x)(其中f ′(x)是函数f(x)的导函数)的图像大致是( )
A B C D
解析:由题中函数图像可知,函数在(-∞,0)上先单调递减再单调递增,最后单调递减,在(0,+∞)上单调递增,则其导函数在(-∞,0)上,由左往右先小于零,再大于零,最后小于零,故排除A,B;在(0,+∞)上大于零,故排除C,故选D.答案:D
方法技巧函数图像的辨识可以从以下几个方面入手(1)从函数的定义域,判断图像在左右位置;从函数的值域,判断图像的上下位置.(2)从函数的单调性,判断图像的变化趋势.(3)从函数的奇偶性,判断图像的对称性.(4)从函数的特殊点入手,排除不符合要求的图像.总之,利用上述方法排除、筛选选项.规律总结原函数与导函数图像问题的解读(1)函数图像的单调性可以通过导数的正负来分析判断,即符号为正,图像上升,符号为负,图像下降,看导函数图像时,主要是看图像在x轴上方还是下方,即关心导数的正负,而不是其单调性.解决问题时,一定要分清是函数图像还是导函数图像.(2)记忆口诀:“原函数看增减,导函数看正负”.
类题通法利用导数求函数的单调区间的方法求可导函数f(x)的单调区间一般有两种方法:一种是解不等式法;另一种是列表法.(1)用解不等式法求单调区间的步骤:①确定函数f(x)的定义域;②求导函数f ′(x);③解不等式f ′(x)>0(或f ′(x)<0),并写出解集;④根据③的结果确定函数f(x)的单调区间.(2)用列表法求单调区间的步骤:①确定函数f(x)的定义域;②求导函数f ′(x);③解方程f ′(x)=0;④列表;⑤得出结论.
例3 设g(x)=ln x-ax2+(a-2)x,a<0,试讨论函数g(x)的单调性.
类题通法利用导数研究含参函数f(x)的单调区间的一般步骤(1)确定函数f(x)的定义域;(2)求导数f ′(x); (3)分析参数对区间端点、最高次项的系数的影响,以及不等式解集的端点与定义域的关系,恰当确定参数的不同范围,并进行分类讨论;(4)在不同的参数范围内,解不等式f ′(x)>0和f ′(x)<0,确定函数f(x)的单调区间.
类题通法已知函数的单调性求参数取值范围的解题思路(1)可导函数在区间(a,b)上单调,实际上就是在该区间上f ′(x)≥0(或f ′(x)≤0)恒成立,得到关于参数的不等式,从而转化为求函数的最值问题,求出参数的取值范围,注意检验等号成立时导数是否在(a,b)上恒为0. (2)如函数在某个区间上恒增或恒减问题,导函数不方便分离参数,且为二次函数时,可以借助二次函数的性质对问题进行研究.方法一:直接分类讨论函数的最值;方法二:可以借助函数的图像研究.
A B C D
A. B. C. D.
知识清单:单调性与导函数;利用导数研究函数图象与单调性的关系;利用导数判断函数的单调性;利用导数求函数的单调区间方法归纳: 利用函数的导数大小判断函数单调性,图像法判断函数的单调性常见误区:求函数单调区间时,容易忽略函数的定义域.
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