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一个函数的单调增减区间怎么求

发布时间:2026-01-10 01:12:06来源:

一个函数的单调增减区间怎么求】在数学学习中,判断一个函数的单调性是理解其图像变化趋势的重要方法。通过分析函数的单调增减区间,可以更清晰地掌握函数的变化规律,为后续的极值、最值等问题提供基础。

一、基本概念

单调增函数:在某个区间内,当 $ x_1 < x_2 $ 时,有 $ f(x_1) < f(x_2) $,则称该函数在该区间上单调递增。

单调减函数:在某个区间内,当 $ x_1 < x_2 $ 时,有 $ f(x_1) > f(x_2) $,则称该函数在该区间上单调递减。

二、求解步骤

步骤 内容说明
1. 求导数 对函数 $ f(x) $ 求导,得到 $ f'(x) $。
2. 找临界点 解方程 $ f'(x) = 0 $,找到所有可能的极值点或单调性变化点。
3. 分区间讨论 将定义域按临界点分隔成若干个子区间。
4. 判断符号 在每个子区间内,选取一个测试点,代入 $ f'(x) $,判断导数的正负。
5. 确定单调区间 根据导数的正负,确定各区间内的单调性(递增或递减)。

三、示例分析

以函数 $ f(x) = x^3 - 3x $ 为例:

1. 求导数:$ f'(x) = 3x^2 - 3 $

2. 找临界点:令 $ f'(x) = 0 $,得 $ 3x^2 - 3 = 0 \Rightarrow x = \pm 1 $

3. 分区间:将定义域分为三个区间:$ (-\infty, -1) $、$ (-1, 1) $、$ (1, +\infty) $

4. 判断符号:

- 在 $ (-\infty, -1) $ 中取 $ x = -2 $,$ f'(-2) = 3(4) - 3 = 9 > 0 $,递增

- 在 $ (-1, 1) $ 中取 $ x = 0 $,$ f'(0) = -3 < 0 $,递减

- 在 $ (1, +\infty) $ 中取 $ x = 2 $,$ f'(2) = 3(4) - 3 = 9 > 0 $,递增

5. 结论:

- 单调递增区间:$ (-\infty, -1) $ 和 $ (1, +\infty) $

- 单调递减区间:$ (-1, 1) $

四、总结表格

函数 导数 临界点 单调递增区间 单调递减区间
$ f(x) = x^3 - 3x $ $ f'(x) = 3x^2 - 3 $ $ x = \pm 1 $ $ (-\infty, -1) $、$ (1, +\infty) $ $ (-1, 1) $

五、注意事项

- 若函数在某一点不可导,需特别关注该点附近的单调性。

- 若导数在区间内恒为零,则函数在该区间为常函数,既不增也不减。

- 实际应用中,应结合函数的定义域和实际背景进行分析。

通过上述步骤与方法,可以系统地分析并确定一个函数的单调增减区间,从而更好地理解和应用函数的性质。

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