函式的單調性定義的延伸應用

2022-01-24 09:39:13 字數 2650 閱讀 3340

函式的單調性有好多有用的結論,理解並靈活應用有助於我們的解題。

證明:任取\(x_1,則由\(f(x)\),\(g(x)\)在\(d\)上單調遞增,

則\(f(x_1),\(g(x_1),

\(f(x_1)-f(x_2)=f(x_1)+g(x_1)-[f(x_2)+g(x_2)]\)

\(=f(x_1)-f(x_2)+g(x_1)-g(x_2)<0\),

即函式\(f(x)=f(x)+g(x)\)在\(d\)上單調遞增;

同理可證,函式\(f(x)\),\(g(x)\)在區間\(d\)上單調遞減,則\(f(x)=f(x)+g(x)\)在\(d\)上單調遞減;

簡單應用:比如\(y=x\)在\(r\)上單調遞增,\(y=x^3\)在\(r\)上單調遞增,

則\(y=x+x^3\)在\(r\)上就單調遞增,這一性質就能幫助我們理解和掌握更多函式的性質。

證明:仿上完成。

簡單應用:比如\(y=x\)在\((0,+\infty)\)上單調遞增,\(y=\cfrac\)在\((0,+\infty)\)上單調遞減,

則函式\(y=x-\cfrac\)在區間\((0,+\infty)\)上單調遞增。

證明:任取\(x_1,則由\(f(x)\),\(g(x)\)在\(d\)上單調遞增,

則\(f(x_1),\(g(x_1),

即\(f(x_1)-f(x_2)<0\),\(g(x_1)-g(x_2)<0\),

\(h(x_1)-h(x_2)=f(x_1)\cdot g(x_1)-f(x_2)\cdot g(x_2)\)

\(=f(x_1)\cdot g(x_1)-f(x_1)\cdot g(x_2)-[f(x_2)\cdot g(x_2)-f(x_1)\cdot g(x_2)]\)

\(=f(x_1)\cdot [g(x_1)-g(x_2)]-g(x_2)\cdot[f(x_2)-f(x_1)]\),

\(=f(x_1)\cdot [g(x_1)-g(x_2)]+g(x_2)\cdot [f(x_1)-f(x_2)]\),

由於\(f(x_1)-f(x_2)<0\),\(g(x_1)-g(x_2)<0\),且\(f(x)>0\),\(g(x)>0\),

則上式\(f(x_1)\cdot [g(x_1)-g(x_2)]+g(x_2)\cdot [f(x_1)-f(x_2)]<0\),

即\(h(x_1)-h(x_2)<0\)

即函式\(h(x)=f(x)+g(x)\)在\(d\)上單調遞增;

簡單應用:函式\(f(x)=x\),\(g(x)=e^x\)在區間\((0,+\infty)\)上單調遞增,且\(f(x)>0\),\(g(x)>0\),

則\(h(x)=x\cdot e^x\)在\((0,+\infty)\)上單調遞增;

證明:任取\(x_1,則由\(f(x)\),\(g(x)\)在\(d\)上單調遞減,

則\(f(x_1)>f(x_2)\),\(g(x_1)>g(x_2)\),

即\(f(x_1)-f(x_2)>0\),\(g(x_1)-g(x_2)>0\),

\(h(x_1)-h(x_2)=f(x_1)\cdot g(x_1)-f(x_2)\cdot g(x_2)\)

\(=f(x_1)\cdot g(x_1)-f(x_1)\cdot g(x_2)-[f(x_2)\cdot g(x_2)-f(x_1)\cdot g(x_2)]\)

\(=f(x_1)\cdot [g(x_1)-g(x_2)]-g(x_2)\cdot[f(x_2)-f(x_1)]\),

\(=f(x_1)\cdot [g(x_1)-g(x_2)]+g(x_2)\cdot [f(x_1)-f(x_2)]\),

由於\(f(x_1)-f(x_2)>0\),\(g(x_1)-g(x_2)>0\),且\(f(x)>0\),\(g(x)>0\),

則上式\(f(x_1)\cdot [g(x_1)-g(x_2)]+g(x_2)\cdot [f(x_1)-f(x_2)]>0\),

即\(h(x_1)-h(x_2)>0\)

即函式\(h(x)=f(x)+g(x)\)在\(d\)上單調遞減;

證明:任取\(x_1,則由\(f(x)\),\(g(x)\)在\(d\)上單調遞減,

則\(f(x_1)>f(x_2)\),\(g(x_1)>g(x_2)\),

即\(f(x_1)-f(x_2)>0\),\(g(x_1)-g(x_2)>0\),

\(h(x_1)-h(x_2)=f(x_1)\cdot g(x_1)-f(x_2)\cdot g(x_2)\)

\(=f(x_1)\cdot g(x_1)-f(x_1)\cdot g(x_2)-[f(x_2)\cdot g(x_2)-f(x_1)\cdot g(x_2)]\)

\(=f(x_1)\cdot [g(x_1)-g(x_2)]-g(x_2)\cdot[f(x_2)-f(x_1)]\),

\(=f(x_1)\cdot [g(x_1)-g(x_2)]+g(x_2)\cdot [f(x_1)-f(x_2)]\),

由於\(f(x_1)-f(x_2)>0\),\(g(x_1)-g(x_2)>0\),且\(f(x)<0\),\(g(x)<0\),

則上式\(f(x_1)\cdot [g(x_1)-g(x_2)]+g(x_2)\cdot [f(x_1)-f(x_2)]<0\),

即\(h(x_1)-h(x_2)<0\),

即函式\(h(x)=f(x)+g(x)\)在\(d\)上單調遞增;

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