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导数与函数单调性

 酒戒斋 2018-08-14

函数是高中数学的重要内容,也与我们的生活息息相关。我们研究函数最直观的方法,是通过函数的图像。学习导数后,我们对函数的认识又提升了一个层次,也为我们研究函数提供了一种不一样的方法。

今天,我们就说说导数在函数图像中的作用。


我们都知道

生活中我们无论做什么事情

追求的

永远是最值


好的东西

总想要的最多、最大

坏的东西

总想要的最少、最小


数学服务于生活

所以最值

也是我们研究函数最终的目标

而单调性

是研究最值的

必要途径

单 调 性

从上面的动图不难看出

在单调增区间内,以图像上任意一点为切点的切线斜率均为正数,也即导数值为正。

从下面的动图不难看出:

在单调减区间内,以图像上任意一点为切点的切线斜率均为负数,也即导数值为负。

导数正负与单调性关系

从充要条件看导数正负与单调性关系

经典错解


正确解法

CORRECT



从充要条件看导数正负与单调性关系



此题再一次提醒我们,在处理函数问题时,一定要注意定义域,注意定义域定义域

单调性再研究


调递增的形式
Dandiao

相同的单调性,从图像上看还是有区别的,有上凸、下凹和直线型三种类型。其实,这三种不同形式反映的,是随着自变量的变化,函数值改变的速度快慢的不同。

上凸反映的是先快后慢

下凹反映的是先慢后快

直线反映的当然就是匀速了

那么,在已知函数单调性的情况下,又该如何刻画函数的这些不同变化形式呢?

看动图,知凹凸

看切线快慢变化,感知凹凸成因

其实,从动图中我们也不难看出:

在上凸的区间内,随着切点横坐标的增大,切线的斜率越来越小;

在下凹的区间内,随着切点横坐标的增大,切线的斜率越来越大。

由于切线斜率是函数在切点处的导数,所以:

下凹的曲线弧,导函数是单调递增的,

上凸的曲线弧,导函数是单调递减的。

由此可见,函数图像的凹凸性,可以用导函数f'(x)的单调性来描述,而 f'(x)的单调性又可以用它的导数,也就是函数 f(x)的二阶导数 f''(x)来确定.

于是,我们就有了下面的结论:

但其实,关于曲线的凹凸性,原始定义这样的:

如果在某区间内的曲线弧位于其任一点切线的上方,那么此曲线弧叫做在该区间内是凹的;如果在某区间内的曲线弧位于其任一点切线的下方,那么此曲线弧叫做在该区间内是凸的。

曲线凹凸性定义



从凹凸到拐点

首先,纠正一下惯性思维。

很多同学听到拐点,就理所当然的认为是曲线形状的拐弯点,也就是曲线单调区间的临界点。

其实不然,这里的拐点,是这样定义的:

连续曲线上凹的曲线弧与凸的曲线弧的分界点叫做函数的拐点。

文字很枯燥,例子最可靠









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