利用导数研究含参数函数的单调性

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  摘 要:函数的单调性是函数的一个最重要的性质,没有之一,也是高考重点考察內容,对于熟悉的基本初等函数单调性,我们是容易确定的,但对一些超越函数,特别是含参数函数的单调性,就不那么容易确定了,这时就需要借助导数这个工具来研究含参数函数的单调性,本文介绍利用导数研究含参数函数单调性分三种类型。
  关键词:导数;参数函数;单调性
  利用导数研究函数单调性的步骤:(1)先确定定义域;(2)求导,找出所需函数;(3)确定参数分类讨论的临界值;(4)分析导函数零点,画出导函数图像。
  类型一;导函数为含参的“一次函数”类型
  例1.(2015年新课标全国Ⅱ卷)已知函数(1)讨论函数的单调性.
  分析:函数定义域为,,令
  决定导函数符号的部分是,是一次函数类型,所以分类讨论情况分为以下三类;
  解:函数定义域为,,令
  当时,由,得,
  即,则在上单调递增
  当时,①当时,,即,所以在上单调递增,
  ②当时,,即,所以在上单调递减。
  综上,当,在上单调递增;当时,在上单调递增,在上单调递减
  例2(2012年新课标全国卷)已知函数,(1)求的单词区间。
  分析:,观察函数的图像,共同点:定义域内单调性明确,函数最多有一个零点,令,所以可以看成是“一次函数”类型
  解:函数的定义域为R,,令,则,又因为,所以分类讨论的临界值为0,分类讨论情况为以下三类:
  当时,所以的单调增区间为,无单调递减区间;
  当时,若,则.当时,,当,
  所以的单调减区间为,单调增区间为
  综上,当,的单调增区间为,无单调递减区间;
  当时,的单调减区间为,单调增区间为
  类型二:导函数为含参的“二次函数”类型
  例3(2018年新课标全国Ⅰ卷)已知函数(1)讨论函数的单调性。
  分析:函数的定义域为,,决定导函数符号的部分是,是二次型函数
  解:函数的定义域为,,令
  (观察导函数表达式)
  当时,即,所以在单调递减
  当时
  ①当,即时,有两个不等实根,即
  ①当,所以在和单调递减;②当时,,在单调递增。
  综上,当时,在单调递减;
  当时,在和单调递减,在单调递增。
  例4.求函数的单调区间
  分析:,
  是“一次函数”类型
  故可看成“二次函数”类型。当时,,由,找到分类讨论的临界值为0.
  解:函数的定义域为R,,
  当时,,的单调递减区间为,单调递增区间为
  当时,时,(比较导函数零点的大小)
  ①当,即时,的单调递增区间为和,单调递减区间为
  ②当,即时,的单调递增区间为,无递减区间。
  ③当,即时,的单调递增区间为,单调递减区间为
  综上,当时,的单调递减区间为,单调递增区间为
  当时,的单调递增区间为,单调递减区间为
  当时,的单调递增区间为,无递减区间,
  当时,的单调递增区间为和,单调递减区间为
  类型三:导函数为含参的“其它函数”类型,需二次求导转化到前两种类型
  例5.已知函数,若函数在区间上有最值,求实数的取值范围。
  分析:,不是“二次函数”类型,二次求导化为“一、二次函数”类型
  解:函数的定义域为,,令
  当时,,即在上递减,此时,要函数在区间上有最值,则只需有零点即可,即,即
  当时,,
  ①当时,,在时恒成立,即在上单调递增,,
  即,即在上单调递减,不存在最值,舍去
  ②当时,,时,恒成立,即单调递减,,
  即,即在上单调递减,不存在最值,舍去。
  ③当时,,即在单调递减,在单调递增,,即,即在上单调递减,不存在最值,舍去。
  综上,实数的取值范围是.
  参考文献:
  [1]龚亮亮. 例谈利用导数判断带参数函数的单调性[J]. 数理化解题研究,2019,(19):14-15.
  [2]严厚飞. 利用导数求解含参数函数单调性问题的策略[J]. 高考,2018,(35):192.
  [3]李扬. 例谈如何利用导数来判断含参数函数的单调性[J]. 数学大世界(教师适用),2011,(08):57-58.
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