设函数y=f(x)在(a,b)内的图像是连续、光滑的曲线,对于(a,b)内任意两点x1和x2,当x1<x2时,如果f(x1)<f(x2),则称函数f(x)在(a,b)内单调增加,其对应的曲线是上升的,曲线的切线也是上升的(个别点除外),切线斜率大于零,如图2.3所示,即导数f′(x)>0;当x1<x2时,如果f(x1)>f(x2),则称函数f(x)在(a,b)内单调减少,其对应的曲线是下降的,曲线的切线也是下降的(个别点除外),切线斜率小于零,如图2.4所示,即导数f′(x)<0.
图2.3
图2.4
1.函数单调性判定法
设函数y=f(x)在(a,b)内可导,对于(a,b)内的任意点x,如果f′(x)>0,则函数y=f(x)在(a,b)内单调增加;如果f′(x)<0,则函数y=f(x)在(a,b)内单调减少.
可见,函数单调区间的分界点,就是导数符号正与负的分界,这种分界有两种情况:一种是一阶导数为零的点,即f′(x0)=0,我们把x0称为函数的驻点;另一种是不可导点,是一阶导数不存在的点.
2.确定函数单调性的步骤
(1)确定函数的定义域.
(2)求导数,并求出函数单调区间可能的分界点(驻点和不可导点).
(3)分区间讨论函数的单调性.
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例2.21 讨论函数的单调性.(www.xing528.com)
解 函数的定义域为(-∞,+∞),
当x=0时,导数f′(0)不存在,无驻点,列表讨论如表2.2所示.
表2.2
所以在(-∞,0)单调减少,在(0,+∞)单调增加.
例2.22 讨论函数f(x)=x3-3x2-9x+1的单调性.
解 函数的定义域为(-∞,+∞),
f′(x)=3x2-6x-9=3(x+1)(x-3)
令f′(x)=0,得驻点为x1=-1,x2=3,无不可导点,列表讨论如表2.3所示.
表2.3
所以,函数f(x)=x3-3x2-9x+1在(-∞,-1)和(3,+∞)内单调增加;在(-1,3)内单调减少.
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