【2019屆鳳翔中學高三理科單調性與最值課時作業第17題改編】已知\(f(x)=\cfrac(x\neq a)\),當\(a>0\)時,函式\(f(x)\)在區間\((1,+\infty)\)上單調遞減,求實數\(a\)的範圍。
【法1】影象法,\(f(x)=1+\cfrac\),其對稱中心為\((a,1)\),
用變換法做出其函式影象如下,
由影象可得,要使得函式\(f(x)\)在區間\((1,+\infty)\)上單調遞減,
須滿足\(a\leq 1\),又由於\(a>0\),
故\(a\in (0,1]\)。
【法2】導數法,由於函式\(f(x)\)在區間\((1,+\infty)\)上單調遞減,
則\(f'(x)\leq 0\)在區間\((1,+\infty)\)上恆成立,又\(a>0\),
而\(f'(x)=\cfrac\)
\(=\cfrac\leq 0\) 恆成立,
則得到\(a>0\)即可。
這個結果是錯誤的,原因是確實有\(f'(x)\leq 0\)恆成立,但是如果不限制\(a\leq 1\),
則若\(a>1\),比如\(a=2\)時,會出現函式在區間\((1,a)\)上單調遞減,
在區間\((a,+\infty)\)上單調遞減,就是不能在區間\((1,+\infty)\)上單調遞減,
原因是函式在\(x=a\)處是斷開的。
那麼要使得函式\(f(x)\)在區間\((1,+\infty)\)上單調遞減,
則必須\(a\leq 1\),又由於\(a>0\),
故\(a\in (0,1]\)。
解後反思:像這樣的分式函式,其影象肯定在分母處是斷開的,不連續的,故導數法要慎用。
【法3】定義法,令\(1,
則\(f(x_2)-f(x_1)=\cfrac-\cfrac\)
\(=\cfrac\)
\(=\cfrac\)
由於題目已知\(f(x)\)在區間\((1,+\infty)\)上單調遞減,
則必須滿足\(\cfrac<0\)恆成立,
而\(a(x_1-x_2)<0\)恆成立,則必須\((x_2-a)(x_1-a)>0\)恆成立,
又由於定義域為\((1,+\infty)\),則必須\(x_2-a>0\)且\(x_1-a>0\),
故\(a且\(a恆成立,\(x_1,x_2\in (1,+\infty)\),
故\(a\leq 1\),又由於\(a>0\),
故\(a\in (0,1]\)。
【2019屆鳳翔中學高三理科簡易邏輯課時作業改編】已知命題\(p\):\(f(x)=\cfrac\)在區間\((0,+\infty)\)上單調遞減,求\(m\)的取值範圍是________。
【法1】:依託\(y=\cfrac\)的單調性,則\(1-2m>0\),解得\(m<\cfrac\);
【法2】:導數法,但是導數法很容易出錯。
導數法:由\(f(x)=\cfrac\)在區間\((0,+\infty)\)上單調遞減,則有
\(f'(x)=-(1-2m)\cfrac\leq 0\)在區間\((0,+\infty)\)上恆成立,
即\(2m-1\leq 0\),即\(m\leq \cfrac\),這個結果是錯誤的,
原因是缺少驗證,當\(m=\cfrac\)時, 函式\(f(x)=0\)為常函式,
不符合題意,故捨去,即\(m<\cfrac\)。
【2019高三理科數學資料用題】【2018荊州模擬改編】設函式\(f(x)=\cfracx^3-\cfracx^2+1\),函式\(g(x)=f(x)+2x\),且\(g(x)\)在區間\((-2,-1)\)內存在單調遞減區間,求實數\(a\)的取值範圍;
分析:\(g(x)=\cfracx^3-\cfracx^2+1+2x\),則\(g'(x)=x^2-ax+2\),
由\(g(x)\)在區間\((-2,-1)\)內存在單調遞減區間,得到,
\(g'(x)=x^2-ax+2<0\)在區間\((-2,-1)\)上能成立,
分離引數得到,\(a在區間\((-2,-1)\)上能成立,
而\(\left(x+\cfrac\right)_=-2\sqrt\),當且僅當\(x=\cfrac\),即\(x=-\sqrt\)時取到等號,
故實數\(a\)的取值範圍為\((-\infty,-2\sqrt)\)。
注意:存在單調遞減區間,應該得到\(f'(x)<0\)能成立,而不是\(f'(x)\leq 0\)能成立。
若\(a=-2\sqrt\),由\(g'(x)=x^2+2\sqrtx+2=(x+\sqrt)^2\ge 0\)恆成立,
則函式\(g(x)\)只能有單調遞增區間,不會存在單調遞減區間。
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