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高考数学中求函数单调区间的方法主要有以下两种:定义法和导数法。以下是具体步骤和注意事项:
一、定义法
设区间内任意两点 $x_1 < x_2$,计算 $f(x_1) - f(x_2)$ 并判断其符号:
- 若 $f(x_1) - f(x_2) < 0$,则函数在该区间单调递增;
- 若 $f(x_1) - f(x_2) > 0$,则函数在该区间单调递减。
变形技巧
通过因式分解、配方、有理化等方法,将 $f(x_1) - f(x_2)$ 变形为 $(x_1 - x_2)[a(x_1) + b]$ 等形式,简化判断过程。
二、导数法
求导数
计算函数 $f(x)$ 的导数 $f'(x)$。
分类讨论
- 导数恒正/恒负: 若 $f'(x) > 0$ 在区间内恒成立,则函数单调递增;若 $f'(x) < 0$ 恒成立,则函数单调递减。 - 导数零点
- 若 $f'(x) = 0$ 无解,则函数单调性不变;
- 若 $f'(x) = 0$ 有解,需进一步讨论:
- 两根相等:参数取特定值,函数在零点处分段单调;
- 两根不等:根据根的大小关系将定义域分段,判断各区间导数符号。
三、注意事项
单调区间应使用“$(a, b)$”或“$[a, b]$”表示,注意开闭区间的区别。
函数性质
- 两个增函数之和/差仍为增函数;
- 增函数减去减函数为增函数,反之亦然。
四、典型题型示例
导数含参数:
若 $f(x) = x^3 + ax^2 + bx + c$,$f'(x) = 3x^2 + 2ax + b$,
当 $Delta = 4a^2 - 12b < 0$ 时,$f'(x) > 0$ 恒成立,函数在 $(-infty, +infty)$ 单调递增;
当 $Delta > 0$ 时,需根据根的大小关系分段讨论导数符号。
通过以上方法,结合图像法辅助验证,可系统求解函数单调区间。