解剖麻雀,函数的单调性ABC

本文主要内容,介绍基本函数的单调性、函数单调性的性质及函数单调性的判断和单调区间的求解。

  • 函数的单调性也可以叫做函数的增减性。当函数 f(x) 的自变量在其定义区间内增大(或减小)时,函数值f(x)也随着增大(或减小),则称该函数为在该区间上具有单调性。
  • 在定义域范围内的某个区间D上,当自变量增加而函数值随之减小,则称之为单调增函数,反之称之为单调减函数。增函数的图象是上升的,减函数的图象是下降的。单调增函数和单调减函数统称为单调函数
  • 不是所有函数都是单调函数。如果说该函数f(x)在某个区间D上具有单调性,则将区间D称作函数的一个单调区间。

常数函数y=C

  • 对单调性的函数而言,它可能只有一个或多个单调增区间,也可能只有一个或多个单调减区间,还可能既有一个或多个单调增区间和单调减区间。
  • 1.常数函数y=C,不是单调函数,没有单调区间。
  • 2.一次函数y=ax+b(a≠0)定义域为R,是单调函数,单调性取决于a的正负。当a>0时为单调增函数,单调增区间为(-∞,+∞);当a<0时为单调减函数,单调减区间为(-∞,+∞)。
  • 3.二次函数y=ax^2+bx+c(a≠0)定义域为R,具有单调性,有单调区间,取决于a的正负和对称x0=-b/2a的值。当a>0时,区间(-∞,-b/2a)上为单调减区间,(-b/2a,+∞)上为单调增区间;当a<0时,区间(-∞,-b/2a)上为单调增区间,(-b/2a,+∞)上为单调减区间。
  • 4.幂函数y=x^a,其单调性要根据a的取值来讨论。如a=2时,y=x^2是二次函数的一种情形,单调性符合二次函数性质;当a=3时,y=x^3则在整个实数范围内为单调增函数,单调增区间即为(-∞,+∞)。
  • 5.指数函数y=a^x(a>0且a≠1)定义域为R,其单调性取决于a的取值。当a>1时,则指数函数单调递增;若0<a<1,则为单调递减。
  • 6.对数函数y=loga(x)(a>0且a≠1)定义域为定义域是(0,+∞),单调性取决于a的取值。当a>1时,在定义域上为单调增函数;当0<a<1时,在定义域上为单调减函数。
  • 7.反比例函数y=k/x(k≠0)定义域要求x≠0,其单调性取决于k的正负。当k>0时,函数在(-∞,0),(0,+∞)上同为减函数;当k<0时,函数在(-∞,0),(0,+∞)上同为增函数。
  • 8.三角函数类型比较多,如正弦函数y=sinx、余弦函数y=cosx、正切函数y=tanx、余切函数y=ctgx、正割函数y=secx、余割函数y=cscx、正矢函数versinx=1-cosx、余矢函数coversinx=1-sinx、半正矢函数haversinx=(1-cosx)/2、半余矢函数hacoversinx=(1-sinx)/2、外正割函数exsecx=secx-1等。前四种常见三角函数的单调性如下:

对于y=sinx,增区间为[2kπ-π/2,2kπ+π/2],减区间为[2kπ+π/2,2kπ+3π/2]。

对于y=cosx,增区间为[2kπ-π,2kπ],减区间为[2kπ,2kπ+π]。

对于y=tanx,增区间为[kπ-π/2,kπ+π/2]。

对于y=ctgx,减区间为[kπ,kπ+π],以上k∈Z。

  • 1.f(x)与f(x)+C(C为任意常数)具有相同单调性;
  • 2.f(x)与 g(x) = C*f(x)在 C>0 时有相同单调性,当 C<0 时,具有相反单调性;
  • 3.当f(x)、g(x)都是增函数时,若两者都恒大于零,则f(x)×g(x)为增函数;若两者都恒小于零,则为减函数;
  • 4.当f(x)、g(x)都是减函数时,若两者都恒大于零,则f(x)×g(x)为减函数;若两者都恒小于零,则为增函数;
  • 5.两个增函数之和仍为增函数,如y=x^2+2^x;增函数减去减函数为增函数,如y=x^2-2^(-x);
  • 6.两个减函数之和仍为减函数;减函数减去增函数为减函数;函数值在区间内同号时, 增(减)函数的倒数为减(增)函数。
  • 7.对复合函数y=f[g(x)]的定义域内,令u=g(x),则y=f[g(x)]的单调性由u=g(x)与y=f(x)的单调性共同确定,并符合“同增异减”判断规律。
  • 1.定义法

根据函数单调性的定义,判断函数单调的步骤为:

①在区间D上,任取x1,x2,不妨令x1<x2;

②作差f(x2)-f(x1);

③对f(x2)-f(x1)的结果进行变形处理(通常是配方、因式分解、有理化、通分,利用公式等等方法);

④确定符号f(x2)-f(x1)的正负;

⑤下结论,若f(x2)-f(x1)>0,则为增函数,该区间D为增区间;若f(x2)-f(x1)<0,则为减函数,区间D为减区间。

  • 2.导数法

如果函数y=f(x)在区间D内可导,若x∈D时恒有f\'(x)>0,则函数y=f(x)在区间D内单调增加;反之,若x∈D时,f\'(x)<0,则称函数y=f(x)在区间D内单调减少。

对于上述两种方法,定义法一般主要用于判断或证明,导数法不仅可以判断函数的单调性,还可以求解函数的单调区间。导数是求解函数单调区间的重要方法。

三角函数图像与性质及函数y=Asin(ωx+∮)的图像变换的深度剖析

三角函数作为高考必考章节,虽说定位之高,但是考查题型比较固定,属于送分题型,不知各位亲们,看了这句话作何感想?送分?怎么可能?那多公式,我至今不记得,学过就忘掉。。。。。。

却是,如上图,三角公式是整个高中数学章节中结论最多,公式最多的一个章节, 如何做到不记忆公式而能达到熟练应用公式而解题的目的呢?还是一句话,只有站在理解的程度上,才能融汇贯通,一通百通,无敌于天下。

还有就是巧记,利用一些口诀和图形,帮助我们来记忆和理解,相信上面这个图大家记忆尤深。

今天我们就来就三角函数图像与性质及函数y=Asin(wx+∮)的图像变换做一下深度剖析,学会了,理解啦,三角必得分。

第一、我们要明确我们所学的三角函数有哪些?

有的同学可能要说,不就是正余弦,正切函数吗?不假,再加上一个余切更完美了,如果再添上正割余割就更加 beautiful啦!哈哈,正割余割高中阶段不做要求,不考,我们也就不赘述啦。且看正余弦,正切函数图像于性质:

结合正切函数y=tanx的图像与诱导公式 tan(π/2+α)=-cotα,我们可以得到y=cotx的图像与性质,如下图:

下面是y=cotx的详图;

这是y=tanx与y=cotx交织在一起的美图,数学之美由此可见;

不忍正割余割落下,大黄这里也把他拉起来,呈现在大家面前,给大家一个完美的三角函数图像与性质版图。详见下图:

(1)正割函数:y=secx

(2)余割函数:y=cscx

(3)正割与余割函数交织在一起的美图;

看了以上三角函数的各个图像以及性质,相信大家头脑中一个“懵”字了得,图形很美,但是我如何来学啊,怎样画啊,哈哈,难为大家啦,今天大黄为你解惑来啦!且看

第二、三角函数图像如何来画?

1、描点法:老基础的方法啦,按照列表,描点,连线三部曲做出即可;

2、几何法:借助于三角函数线,通过平移来做;

3、五点法:先描出5个关键点,再用光滑的曲线连起来,主要应用于对图像精度要求不高的情况下。

4、变换作图法:主要针对函数y=Asin(wx+∮)的作图,这里A叫做振幅,T=2π/|ω|,f=1/T叫做频率,wx+∮叫做相位,∮叫做初相。

(1)相位变换:把函数y=sinx图像上所有点向左(∮>0)或者向右(∮<0)平移|∮|个单位,得到y=sin(x+∮)的图像;

(2)周期变换:把函数y=sinx图像上所有点的横坐标变为原来的1/ω倍,得到y=sinωx的图像;

(3)振幅变换:把函数y=sinx图像上所有点的纵坐标伸长为原来的A倍,得到y=Asinx的图像;

注意:

1、由y=sinx得到y=Asin(wx+∮)的过程体现了由简单到复杂、由特殊到一般的思想;

2、若y=Asin(wx+∮)中的w<0,可先用诱导公式把x前的系数变为正数,然后进行变换;

3、其性质中:最值问题,对称轴,对称中心,奇偶性,单调性,周期性参考上图并融入正弦函数的图像与性质,理解起来会更加容易和鞭辟入里;

第三、就三角函数的性质的几点说明:

1、奇偶性

判断方法如下:

(1)定义法:利用定义,明确定义域,结合f(-x)与f(x)的关系即可;

(2)图像法:利用图像的对称性来确定其奇偶性,奇函数图像关于原点对称,偶函数关于y轴对称;

(3)验证法:即验证f(-x)±f(x)=0或者f(-x)/f(x)=±1是否成立;

(4)特殊值法:首先看定义域是否含有0,如果含有0,验证f(0)=0是否成立,之后在举除0外的特殊值,参照验证法。

一般步骤:

(1)一般情况下,需要对函数式子进行化简;

(2)求函数的定义域;

(3)依据函数的定义域是否为关于原点对称的点集,此为判断函数的奇偶性的必要条件;

(4)若定义域不能判断,再用定义法等其他方法来展开。

2、周期性

周期通常指的是非零常数T,KT(K为整数)也为函数的周期;

最小正周期说明:

(1)并非所有的周期函数都有最小正周期;

(2)若涉及周期,如不特别说明,一般指的是函数的最小正周期;

最小正周期的常用求解方法:

(1)结论法:

正弦、余弦:T=2π/|ω|,正切、余切:T=π/|ω|;

(2)图像法:

做出函数图像来确定其最小正周期;

(3)定义验证法:

f(x+T)=f(x)对于定义域中所有的元素都成立的非零常数T即为周期。

3、已知三角函数值求角

实际上这是求解最简单的三角方程,若求的角的范围不限定在某个单调区间范围内,则得出的解不唯一,这个可以通过周期了解。

4、单调性

整体法是求解的主要方法,结合y=sinx或者y=cosx的单调区间,直接套即可,选择区间的时候需要关注ω的正负,一般先通过诱导公式,把式子换成x前系数为正值的情况,然后整体代换,如果ω<0,求区间的时候注意要相反来求;这一版块儿比较重要,切记。不了解的同学,随时@大黄,评论区留言;

1、单调性:三角函数在整个定义域内没有单调性,只在局部有单函数调性;

2、对称性:正余弦函数图像的对称中心为图像与x轴的交点,而正切函数图像的对称中心除了图像本身与x轴的交点之外,还有其渐近线与x轴的交点;

3、平移变换是针对x而言的,由∮决定,伸缩变换是有ω决定,y=Asin(ωx+∮)中的平移变换,需要考虑ω;

4、在用三角函数建模求解实际问题的时候,易错之处在于忽略实际问题中的自变量的取值范围。

以上,是三角函数图像与性质及函数y=Asin(ωx+∮)的图像变换的深度剖析,未尽之处还有很多,限于篇幅,我们下篇再见,大家如有其他想法,欢迎大家评论区留言@大黄,关注大黄,学习更多。

本文作者及来源:Renderbus瑞云渲染农场https://www.renderbus.com

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