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1.1 单调性的判定

导数及其应用 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 通过求导并判断导函数在区间上符号(正/负/零),来确定原函数单调递增或递减的方法。

从哪来 本知识点直接建立在 4.2 导数与单调性 的理论基础之上,并依赖 3.1 导数计算步骤 进行具体运算,同时需结合 1.3 导数的几何意义 理解斜率与变化趋势的关系。

为什么 导数 $f'(x)$ 本质上是函数在某点的瞬时变化率(切线斜率)。 1. 若 $f'(x) > 0$,切线斜率为正,意味着自变量 $x$ 微小增加时,函数值 $y$ 也在增加,故函数单调递增。 2. 若 $f'(x) < 0$,切线斜率为负,意味着自变量 $x$ 微小增加时,函数值 $y$ 在减小,故函数单调递减。 判定单调性的核心逻辑是将“全局的单调性”转化为“局部导数符号的一致性”。

代数符号分析法** **适合学生类型
逻辑严密、擅长符号运算、对几何直觉不敏感的学生。 讲解要点: 1. 明确步骤:求导 $\rightarrow$ 解不等式 $f'(x)>0$ 或 $f'(x)<0$ $\rightarrow$ 结合定义域取交集。 2. 强调“定义域优先”:任何单调区间必须包含在定义域内。 3. 将导函数视为一个独立的新函数,专门研究其正负区间,避免混淆 $f(x)$ 和 $f'(x)$ 的图像。
几何图像直观法** **适合学生类型
空间想象力强、喜欢看图说话、对抽象符号感到枯燥的学生。 讲解要点: 1. 画出 $f(x)$ 的大致草图,想象切线随点移动的过程。 2. 强调“上坡”对应 $f'(x)>0$,“下坡”对应 $f'(x)<0$,“平地”对应 $f'(x)=0$。 3. 指出极值点是“上坡”转“下坡”或反之的转折点,即导数符号发生改变的点。
反证与边界思维法** **适合学生类型
思维活跃、喜欢挑战、容易忽略细节(如端点、孤立点)的学生。 讲解要点: 1. 提问:如果 $f'(x)$ 在某个点等于 0,函数一定不单调吗?(举例 $y=x^3$ 在 $x=0$ 处)。 2. 结论:有限个孤立点导数为 0 不影响整体单调性。 3. 强调:判定单调区间时,若导数符号不变,即使中间有零点,该区间仍为单调区间。
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练一道
基础题
求函数 $f(x) = x^3 - 3x$ 的单调区间。
变式
求函数 $f(x) = x e^x$ 的单调区间。
看解答过程
1. 定义域:$x \in \mathbb{R}$。 2. 求导:$f'(x) = 3x^2 - 3$。 3. 解不等式: - 令 $f'(x) > 0$,即 $3x^2 - 3 > 0 \Rightarrow x^2 > 1 \Rightarrow x > 1$ 或 $x < -1$。 - 令 $f'(x) < 0$,即 $3x^2 - 3 < 0 \Rightarrow x^2 < 1 \Rightarrow -1 < x < 1$。 4. 结论: - 单调递增区间为 $(-\infty, -1)$ 和 $(1, +\infty)$。 - 单调递减区间为 $(-1, 1)$。
试试手自己判
检测题
判断函数 $f(x) = x^3 - 3x + 1$ 在区间 $(-2, 2)$ 上的单调性,并指出其单调区间。
看答案和判分标准
答案:单调递增区间为 $(-2, -1)$ 和 $(1, 2)$;单调递减区间为 $(-1, 1)$。
判对标准:
1. 正确求出 $f'(x) = 3x^2 - 3$。
2. 正确解出 $f'(x)>0$ 得 $x<-1$ 或 $x>1$;$f'(x)<0$ 得 $-13. 关键:正确结合给定区间 $(-2, 2)$ 进行截取。
4. 关键:单调区间之间使用逗号或“和”连接,未使用并集符号 $\cup$。
5. 若学生写成 $(-2, -1) \cup (1, 2)$ 为增区间,判错。
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