高中数学北师大版 (2019)必修 第一册第二章 函数3 函数的单调性和最值课文课件ppt
展开1.借助函数图象,会用符号语言表示函数的单调性和最值.
2.能根据函数图象求单调区间和最值.
海宁潮,又名钱塘潮,自古称之为“天下奇观”.“八月十八潮,壮观天下无”.海宁潮是一个壮观无比的自然动态奇观,当江潮从东面来时,似一条银线,潮起潮落,牵动了无数人的心.如何用函数形式表示起与落?
问题1 观察下面三个函数图象,它们的图象有什么变化规律?
提示 函数y=x的图象从左向右看是上升的;函数y=x2的图象在y轴左侧是下降的,在y轴右侧是上升的;函数y=-x2的图象在y轴左侧是上升的,在y轴右侧是下降的.
问题2 如何理解函数图象是上升的?
提示 按从左向右的方向看函数的图象,意味着图象上点的横坐标逐渐增大即函数的自变量逐渐增大.图象是上升的意味着图象上点的纵坐标逐渐变大,也就是对应的函数值逐渐增大.也就是说从左向右看图象上升,反映了函数值随着自变量的增大而增大.
1.定义域为D的函数y=f(x)的增减性
f(x1)
特别地,当I是定义域D上的一个区间时,也称函数y=f(x)在区间I上单调递增(单调递减).
2.函数的单调性与单调区间如果函数y=f(x)在区间I上____________________,那么就称函数y=f(x)在区间I上具有单调性,单调递增区间与单调递减区间统称为单调区间.
(1)在函数单调性的定义中,注意“任意”不能省略,不能用特殊代替一般.(2)单调性的等价形式
(3)单调区间一般不能取并集,而应用“和”或“,”连接,特殊情况下,单调区间可以取并集.如图所示f(x)的单调递增区间为(-∞,+∞).(4)单调性的性质在公共定义域内,增函数+增函数=增函数;减函数+减函数=减函数;增函数-减函数=增函数;减函数-增函数=减函数.
(多选)如果函数f(x)在[a,b]上单调递增,对于任意的x1,x2∈[a,b](x1≠x2),则下列结论中正确的是A. >0B.(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]>0C.f(a)≤f(x1)
由函数单调性的定义可知,若函数y=f(x)在给定的区间上单调递增,则x1-x2与f(x1)-f(x2)同号,由此可知,选项A,B正确;对于C,D,因为x1,x2的大小关系无法判断,则f(x1)与f(x2)的大小关系也无法判断,故C,D不正确.
单调性定义中的x1,x2有以下3个特征(1)任意性,即“任意取x1,x2”中“任意”二字绝不能去掉,证明时不能以特殊代替一般.(2)有大小,通常规定x1
图象法求函数的单调区间、最值
问题3 如图所示是函数y=-x2-2x,y=-2x+1(x∈[-1,+∞)),y=f(x)的图象.观察并描述这三个图象的共同特征.
提示 函数y=-x2-2x的图象有最高点A,函数y=-2x+1,x∈[-1,+∞)的图象有最高点B,函数y=f(x)的图象有最高点C,也就是说,这三个函数图象的共同特征是都有最高点.
问题4 你是怎样理解函数图象最高点的?
提示 图象最高点的纵坐标是所有函数值中的最大值,即函数的最大值.
函数的最大值和最小值统称为最值.
(1)最大(小)值的几何意义:最高(低)点的纵坐标;(2)并不是所有的函数都有最大(小)值,比如y=x,x∈R;(3)一个函数至多有一个最大(小)值;(4)研究函数最值需先研究函数的定义域和单调性;(5)对于定义域内的任意x都满足f(x)≤M(f(x)≥M),那么M不一定是函数f(x)的最大(小)值,只有定义域内存在一点x0,使f(x0)=M时,M才是函数的最大(小)值,否则不是.比如f(x)=-x2≤3成立,但3不是f(x)的最大值,0才是它的最大值.
(1)如图是定义在区间[-5,5]上的函数y=f(x)的图象,根据图象写出函数的单调区间,以及在每一个单调区间上,它是单调递增还是单调递减.
y=f(x)的单调区间有[-5,-2),[-2,1),[1,3),[3,5],其中y=f(x)在区间[-5,-2),[1,3)上单调递减,在区间[-2,1),[3,5]上单调递增.
(1)图象法求函数单调区间的步骤①作图:作出函数的图象.②结论:上升图象对应单调递增区间,下降图象对应单调递减区间.(2)图象法求函数最值的步骤①画出函数y=f(x)的图象.②观察图象,找出图象的最高点和最低点.③写出最值,最高点的纵坐标是函数的最大值,最低点的纵坐标是函数的最小值.
(1)函数y=|x2-2x-3|的图象如图所示,试写出它的单调区间,并指出单调性.
y=|x2-2x-3|的单调区间有(-∞,-1],[-1,1],[1,3],[3,+∞),其中单调递减区间是(-∞,-1],[1,3];单调递增区间是[-1,1],[3,+∞).
(2)用min{a,b}表示a,b两个数中的最小值.设f(x)=min{x+2,10-x}(x≥0),则f(x)的最大值为_____.
在同一平面直角坐标系内画出函数y=x+2和y=10-x的图象.解方程x+2=10-x,得x=4,此时y=6,故两图象的交点为(4,6).
单调性与最值在实际问题中的应用
设月产量为x台,则总成本为20 000+100x,
(1)将利润表示为月产量的函数f(x);
∴当x=300时,f(x)max=25 000;当x>400时,f(x)=60 000-100x单调递减,f(x)<60 000-100×400<25 000.∴当x=300时,f(x)max=25 000.即每月生产300台仪器时利润最大,最大利润为25 000元.
(2)当月产量为何值时,公司所获利润最大?最大利润为多少元?(总收益=总成本+利润)
本题主要考查二次函数的最值问题,以及应用二次函数解决实际问题的能力.解应用题的步骤是(1)审清题意;(2)建立数学模型,将实际问题转化为数学问题;(3)总结结论,回归题意.
设售价为x元,利润为y元,单个涨价(x-50)元,销量减少10(x-50)个,销量为500-10(x-50)=(1 000-10x)个,则y=(x-40)(1 000-10x)=-10(x-70)2+9 000.故当x=70时,ymax=9 000.即售价为70元时,利润最大,最大利润为9 000元.
将进货单价为40元的商品按50元一个出售时,能卖出500个,已知这种商品每涨价1元,其销售量就减少10个,为得到最大利润,售价应为多少元?最大利润为多少?
1.知识清单: (1)增函数、减函数的定义. (2)函数的单调区间. (3)函数的最值.2.方法归纳:定义法、数形结合法、配方法.3.常见误区: (1)函数的单调区间误用并集; (2)最值M一定是一个函数值,是值域中的一个元素.
1.设(a,b),(c,d)都是f(x)的单调递增区间,且x1∈(a,b),x2∈(c,d),x1
由函数单调性的定义,知所取两个自变量必须是同一单调区间内的值,才能由该区间上函数的单调性来比较函数值的大小,而本题中的x1,x2不在同一单调区间内,所以f(x1)与f(x2)的大小关系不能确定,故选D.
2.函数y=f(x)的图象如图所示,其单调递增区间是A.[-4,4]B.[-4,-3]∪[1,4]C.[-3,1]D.[-3,4]
由题图可知,函数y=f(x)的单调递增区间为[-3,1].
3.规定max{a,b}表示取a,b中的较大者,例如max{0.1,-2}=0.1,max{2,2}=2.则函数f(x)=max{x+1,4-2x}的最小值为A.1 B.2 C.3 D.4
当x+1≥4-2x,即x≥1时,max{x+1,4-2x}=x+1;当x+1<4-2x,即x<1时,max{x+1,4-2x}=4-2x;
显然f(x)在(-∞,1]上单调递减,在[1,+∞)上单调递增,所以当x=1时,f(x)取得最小值为f(1)=2.
4.(多选)如图是定义在区间[-5,5]上的函数y=f(x)的图象,则下列关于函数f(x)的说法正确的是A.函数在区间[-5,-3]上单调递增B.函数在区间[1,4]上单调递增C.函数在区间[-3,1]∪[4,5]上单调递减D.函数在区间[-5,5]上没有单调性
单调区间不能用“∪”连接.
5.若函数f(x)=4x2-mx+5在[-2,+∞)上单调递增,在(-∞,-2]上单调递减,则f(1)=_____.
∴m=-16,则f(x)=4x2+16x+5,所以f(1)=25.
1.已知函数f(x)的定义域为(a,b),且对定义域内任意实数x1,x2,x1≠x2,均有(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]<0,则f(x)在(a,b)上A.单调递增B.单调递减C.先单调递减再单调递增D.先单调递增再单调递减
2.函数f(x)在区间[-2,5]上的图象如图所示,则此函数的最小值、最大值分别是A.-2,f(2) B.2,f(2)C.-2,f(5) D.2,f(5)
由函数的图象知,当x=-2时,有最小值-2;当x=5时,有最大值f(5).
3.函数y=-|x+1|在区间[-2,0]上A.单调递减 B.单调递增C.先减后增 D.先增后减
函数y=-|x+1|的图象如图,∴函数y=-|x+1|在[-2,-1]上单调递增,在[-1,0]上单调递减.
A.(-∞,1)∪(1,+∞)上单调递增B.(-∞,1)∪(1,+∞)上单调递减C.(-∞,1)和(1,+∞)上单调递增D.(-∞,1)和(1,+∞)上单调递减
函数的定义域为(-∞,1)∪(1,+∞),其图象如图所示.由图象可得函数在(-∞,1)和(1,+∞)上单调递增.
5.(多选)高斯是德国著名的数学家,近代数学奠基者之一,享有“数学王子”的称号.设x∈R,用[x]表示不超过x的最大整数,y=[x]也被称为“高斯函数”,例如:[-3.5]=-4,[2.1]=2.已知函数f(x)=[x+1]-x,下列说法中正确的是A.f(x)的对称轴是x=1B.f(x)的值域是C.f(x)在(0,1)上单调递减D.∀x∈R,[f(x)]=0
可画出函数图象,如图.
6.函数y=f(x)的定义域为[-4,6],若函数f(x)在区间[-4,-2]上单调递减,在区间(-2,6]上单调递增,且f(-4)
7.如图所示的分别为函数y=f(x)和y=g(x)的图象,则函数y=f(x)和y=g(x)的单调递增区间分别为__________________________.
[1,4]和(4,6],[-1,0]和[1,2]
由题图①可知,在区间[1,4]和区间(4,6]内,函数y=f(x)单调递增,由题图②可知,在区间[-1,0]和[1,2]内,y=g(x)单调递增,故y=f(x)的单调递增区间是[1,4]和(4,6],函数y=g(x)的单调递增区间是[-1,0]和[1,2].
8.若函数f(x)=x2+ax+b在区间[1,2]上不单调,则实数a的取值范围为___________.
(1)请在给定的坐标系中画出此函数的图象;
(2)写出此函数的单调区间,并写出值域.
10.已知二次函数y=x2+2ax+3,x∈[-4,6].(1)若a=-1,写出函数的单调递增区间和单调递减区间;
当a=-1时,y=x2-2x+3=(x-1)2+2,因为x∈[-4,6],所以函数的单调递增区间为[1,6],单调递减区间为[-4,1).
(2)当a=-2时,求函数的最大值和最小值;
当a=-2时,y=x2-4x+3=(x-2)2-1,因为x∈[-4,6],所以函数的单调递增区间为[2,6],单调递减区间为[-4,2),所以函数的最大值为f(-4)=35,最小值为f(2)=-1.
(3)若函数在[-4,6]上具有单调性,求实数a的取值范围.
由y=x2+2ax+3=(x+a)2+3-a2可得,函数的对称轴为x=-a,因为函数在[-4,6]上具有单调性,所以a≤-6或a≥4,即实数a的取值范围为(-∞,-6]∪[4,+∞).
11.某公司在甲、乙两地同时销售一种品牌车,利润(单位:万元)分别为L1=-x2+21x和L2=2x(其中销售量单位:辆).若该公司在两地共销售15辆,则能获得的最大利润为A.90万元 B.60万元C.120万元 万元
设公司在甲地销售x辆,则在乙地销售(15-x)辆,公司获利为L=-x2+21x+2(15-x)=-x2+19x+30
∴当x=9或10时,L的最大值为120万元.
已知y=x2-2(a-1)x+5在区间(1,+∞)上单调递增,则函数图象的对称轴x=a-1≤1,解得a≤2.
12.已知y=x2-2(a-1)x+5在区间(1,+∞)上单调递增,则a的取值范围是A.a≤-2 B.a≥2C.a<2 D.a≤2
13.函数y=|x|(1-x)的单调递增区间为________.
f(x)=x2+4x+3=x2+4x+4-1=(x+2)2-1,所以C满足;f(x)=|x|在(0,+∞)上单调递增,所以D满足.
16.某商场经营一批进价是每件30元的商品,在市场试销中发现,该商品的销售单价x(不低于进价,单位:元)与日销售量y(单位:件)之间有如下关系:
(1)确定x与y的一个一次函数关系式y=f(x)(注明函数定义域);
因为f(x)是一次函数,设f(x)=ax+b(a≠0),
所以y=f(x)=-3x+162.又y≥0,所以30≤x≤54,故所求函数关系式为y=-3x+162,x∈[30,54].
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