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二、比较大小

指数与对数 · 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 利用函数单调性,通过比较自变量大小或函数值大小,判断两个数或式子大小关系的数学方法。

从哪来 本知识点建立在一、单调性之上,同时需要一、函数的定义来确定定义域,并借助二、函数图像的对称性处理绝对值或偶函数情形。

为什么 比较大小本质是寻找两个量之间的序关系。直接计算往往复杂,而单调性建立了自变量 $x$ 与函数值 $f(x)$ 之间的一一对应或有序对应关系。若函数在区间上单调递增,则 $x_1 < x_2 \iff f(x_1) < f(x_2$;若单调递减,则不等号方向改变。这种“翻译”机制将复杂的数值比较转化为简单的自变量比较,是函数性质应用的核心逻辑。

数形结合法
画出函数草图,观察图像走势。 *
适合:直观思维强、抽象逻辑稍弱的学生。 * 操作:先判断奇偶性(对称性),再判断单调性(升降),画出大致图像。在图上标出两个自变量位置,看谁对应的纵坐标更高。例如比较 $f(2)$ 和 $f(-3)$,先利用对称性转化为 $f(2)$ 和 $f(3)$,再在单调区间上比较 $2$ 和 $3$ 的位置。
代数推导法
严格利用单调性定义进行逻辑链条推导。 *
适合:逻辑严密、擅长符号运算的学生。 * 操作:第一步,确定函数定义域;第二步,判断函数在相关区间的单调性(求导或定义法);第三步,将待比较的自变量转化到同一单调区间内;第四步,根据单调性直接得出 $f(x_1)$ 与 $f(x_2)$ 的大小关系。强调每一步的逻辑依据,如“因为 $f(x)$ 在 $[0, +\infty)$ 上单调递增,且 $2 < 3$,所以 $f(2) < f(3)$”。
特殊值验证法(辅助理解)
选取特殊函数模型(如 $f(x)=x^2$ 或 $f(x)=2^x$)进行类比。 *
适合:对抽象函数感到陌生、需要具体模型支撑的学生。 * 操作:先让学生用 $f(x)=x^2$ 比较 $f(3)$ 和 $f(-4)$,发现 $3^2 < (-4)^2$ 是因为 $|3| < |-4|$ 且 $x^2$ 在 $x>0$ 递增。再引入一般函数,指出“绝对值”或“对称性”的作用就是去掉负号,把问题拉回到单调区间上。通过具体数字的“手感”来理解一般规律。
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练一道
基础题
已知函数 $f(x)$ 是定义在 $\mathbb{R}$ 上的偶函数,且在 $[0, +\infty)$ 上单调递增。比较 $f(-2)$、$f(3)$、$f(-5)$ 的大小。
变式
已知函数 $f(x)$ 的定义域为 $\mathbb{R}$,满足 $f(x) + f(-x) = 0$(奇函数),且当 $x > 0$ 时,$f(x)$ 单调递减。比较 $f(1)$、$f(-2)$、$f(3)$ 的大小。
试试手自己判
检测题
已知函数 $f(x)$ 是定义在 $\mathbb{R}$ 上的偶函数,且在 $[0, +\infty)$ 上单调递减。若 $f(a) > f(b)$,则下列不等式一定成立的是( ) A. $a > b$ B. $a < b$ C. $|a| < |b|$ D. $|a| > |b|$
看答案和判分标准
答案:C
判对标准:
1. 学生能指出 $f(x)$ 是偶函数,故 $f(a) = f(|a|)$,$f(b) = f(|b|)$。
2. 学生能指出 $f(x)$ 在 $[0, +\infty)$ 上单调递减。
3. 由 $f(|a|) > f(|b|)$ 且单调递减,推导出 $|a| < |b|$。
4. 排除 A、B(因为 $a,b$ 正负未知),排除 D(方向反了)。
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