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一、单调性

函数的概念、表示与性质 · 高一
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 函数在定义域内,自变量增大时函数值随之增大(或减小)的性质。

从哪来 建立在“四、区间与集合”之上,因为单调性必须限定在特定的区间(集合的子集)内讨论,且比较大小依赖“三、不等式的解法”中的作差法逻辑。

为什么 单调性本质是描述变量间的因果依赖关系。若 $x_1 < x_2$ 必然导致 $f(x_1) < f(x_2)$,说明函数图像呈现“上升”趋势。这源于实数系的有序性,通过比较任意两点纵坐标的差值符号,将几何直观转化为代数不等式证明,从而量化“变化率”的方向。

图像直观法
让学生画出 $y=x^2$ 和 $y=-x$ 的草图,观察从左往右看,曲线是“爬坡”还是“下坡”。
适合:形象思维强、抽象逻辑较弱、依赖视觉辅助的学生。
代数定义法
直接引入定义,强调“任意”二字。取区间内任意 $x_1, x_2$,若 $x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) < f(x_2)$,则为增函数。重点辨析“任意”与“存在”的区别。
适合:逻辑严谨、偏好符号推理、对文字定义敏感的学生。
生活类比法
用“排队身高”类比。若队伍中任意前一个人比后一个人矮,则队伍按身高递增排列。强调“任意相邻”或“任意两人”都满足条件,而非仅看首尾。
适合:抽象概念理解困难、需要情境代入、对数学符号有畏难情绪的学生。
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练一道
基础题
判断函数 $f(x) = 2x + 1$ 在 $\mathbb{R}$ 上的单调性。
变式
判断函数 $f(x) = \frac{1}{x}$ 在 $(-\infty, 0) \cup (0, +\infty)$ 上的单调性。
试试手自己判
检测题
已知函数 $f(x)$ 在区间 $[1, 3]$ 上单调递增,且 $f(1) = 2, f(3) = 5$。判断 $f(2)$ 的取值范围,并说明理由。
看答案和判分标准
答案:$2 < f(2) < 5$。
判对标准:
1. 必须得出 $2 < f(2) < 5$ 的结论(2分)。
2. 理由中必须引用“单调递增”定义,指出 $1 < 2 < 3 \Rightarrow f(1) < f(2) < f(3)$(2分)。
3. 若学生回答 $2 \le f(2) \le 5$ 或 $f(2)=3.5$,均判错,需指出单调性只保证方向,不保证具体数值或端点取值(除非已知严格单调且连续,但此处仅给单调性,通常默认严格单调或根据高中语境,若未说明“严格”,则可能取等,但高中教材通常“单调递增”指严格递增,若指非严格递增则含等号。鉴于高一通常先学严格单调性,此处标准答案按严格单调处理,若学生答含等号,需追问是否理解“严格”与“非严格”区别,但基础检测中通常要求严格不等式)。*注:高中教材中“单调递增”通常指严格递增,即 $x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) < f(x_2)$。
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