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例3: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,将自变量的大小比较转化为函数值的大小比较,或反之。

从哪来 本知识点直接建立在一、单调性之上,同时依赖一、函数的定义中定义域的概念,以及二、函数图像的对称性来处理绝对值或偶函数情形。

为什么 函数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 $I$ 上单调递增,则 $x_1 < x_2 \iff f(x_1) < f(x_2)$;若单调递减,则 $x_1 < x_2 \iff f(x_1) > f(x_2)$。这种“保序”或“反序”性质是连接输入与输出的桥梁,使得无需计算具体数值即可通过位置关系判断大小。

数形结合法
画出函数草图,标出关键点。
适合:直观思维强、抽象逻辑稍弱的学生。 操作:先画出 $f(x)$ 的图像,在横轴上标出待比较的自变量 $x_1, x_2$,观察对应的纵坐标 $y_1, y_2$ 的高低。强调“看位置,比高低”,利用视觉直观建立 $x$ 与 $y$ 的对应感。
代数推导法
严格依据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:写出 $f(x)$ 的单调区间,判断 $x_1, x_2$ 是否在同一单调区间内。若在,直接由单调性得出 $f(x_1)$ 与 $f(x_2)$ 关系;若不在,需利用奇偶性(对称性)转化到同一区间后再比较。强调“同区才能比,异区先转化”。
逆向思维法
从结论倒推条件。
适合:喜欢挑战、思维灵活的学生。 操作:假设 $f(x_1) > f(x_2)$,根据单调性反推 $x_1$ 与 $x_2$ 的位置关系。例如,若 $f(x)$ 在 $(0, +\infty)$ 递减,则 $f(a) > f(b) \implies 0 < a < b$。通过“结果反推原因”来强化对单调性方向的理解。
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练一道
基础题
已知 $f(x) = x^2 - 2x$,比较 $f(3)$ 与 $f(-1)$ 的大小。
变式
已知 $f(x)$ 是定义在 $\mathbb{R}$ 上的偶函数,且在 $[0, +\infty)$ 上单调递减,比较 $f(-2), f(1), f(3)$ 的大小。
试试手自己判
检测题
已知函数 $f(x)$ 是定义在 $\mathbb{R}$ 上的奇函数,且在 $[0, +\infty)$ 上单调递增,则 $f(-3), f(2), f(-1)$ 的大小关系是?
看答案和判分标准
答案:$f(-3) < f(-1) < f(2)$
判对标准:
1. 正确利用奇函数性质将负自变量转化为正:$f(-3) = -f(3), f(-1) = -f(1)$。
2. 正确利用单调性比较正数部分:$1 < 2 < 3 \implies f(1) < f(2) < f(3)$。
3. 正确处理负号对不等式方向的影响:$-f(3) < -f(1) < 0 < f(2)$。
4. 最终排序正确。
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