导数-----单调性的分类讨论方法总结
函数的单调性是求函数极值,最值(值域),恒成立问题,零点与交点个数问题的基础,所以掌握好单调性是解决函数问题的第一步,它往往出现在压轴题的第一问,为人人必得分。那么求单调性最难的一点就是含参函数的分类讨论,这是难点、重点、考点。这类问题的难点在于学生不知道怎么讨论,或者讨论问题不全面,某种情况没有讨论到,这里总结了含参函数单调性的分类讨论的固定套路,学会之后,不存在不知道怎么讨论或者漏讨论的情况。
以下为讨论单调性固定套路(能解决绝大多数讨论单调性问题):
第一步:求定义域,函数离开定义域的讨论都是毫无意义的,求定义域要考虑4种情况
(1)偶次根式,根号下整体大于0
(2)分式,分母不等于0
(3)对数函数,真数大于0
(4),()整体不等于
第二步:求函数导数,令,解出它的根
注意:先通分再因式分解,因式分解的好处在于方便于我们解根和判断导数正负
第三步:如果两根,要考虑4种情况;如果一根只需要考虑第一种情况;如果解不出来根,也判断不出导数正负,那我们要求该函数的二阶导数,通过二阶导的正负得一阶导的单调性,从而得到最值。
(1)某一根不存在(主要考虑根不在定义域里),得到参数取值范围
(2),得到参数取值范围
(3),得到参数取值范围
(4)得到参数取值范围
第四步:判断把定义域分得每个区域导数的正负,导数大于0,单调增,导数小于0,单调减。判断导数正负有以下三种方法:
(1)数轴穿根法:主要用于导数中只有单一的高次函数或单一的对数指数函数,用得最多
(2)函数图像法:主要适用于导数中有高次函数和对数指数函数的混合相乘的式子
(3)区域判断法:只需要判断每个因式的正负
第五步:综述:把讨论情况单调性相同的合并在一起。综述是很多人容易忽略的一步,没有这一步,是要扣分的
【例题详解】
例1.(2011,浙江高考改编)设函数,求单调区间
解:该函数定义域为(第一步:对数真数大于0求定义域)
,解得
(第二步,令导数等于0,解出两根
(1)时,
单调增,单调减
(第三步,存在,不存在得到;第四步数轴穿根或图像判断正负)
(2)时,不存在
单调增,单调减
(第三步,存在,不存在得到第四步数轴穿根或图像判断正负)
(3)当时,
单调减
(第三步,得到第四步很显然-2x<0恒成立)
综上可知:当单调增, 单调减;当时,单调增,单调减;当时,单调减
(第五步综述一定要有)
小结:这是一道比较简单的分类讨论单调性,按照我们的步奏,就不会存在漏解的情况。讨论一根不存在的时候,又分了两种情况,不存在或者不存在。因为本题一根存在,另一根就必然不存在,故不存在比较两根大小的情况。因式分解后我们发现最高次为负,数轴穿根的时候我们从下往上穿,也可以用图像法判断导数正负。
例2:已知,求单调区间
解:该函数定义域为(第一步:对数真数大于0求定义域)函数的定义域怎么算
,解得
(第二步,令导数等于0,解出两根
(1)当时,
单调增,单调减
(第三步,不存在得到;第四步数轴穿根或图像判断正负)
(2)当时即
单调增,
(第三步,得到第四步图像判断正负)
(3)时,即
单调增,单调减
(第三步,得到;第四步图像判断正负)
(4)时,即
单调增,单调减
(第三步,得到;第四步图像判断正负)
综上可知:
单调增,单调减;
单调增
单调增,单调减
单调增, 单调减
小结:这是一道稍微复杂的分类讨论单调性,按照我们的步奏,每一步都清晰明朗,这道题4种情况全部都讨论到。讨论一根不存在的时候,只要就不在定义域内了。
特别注意判断正负时我们用图像法,画出的图像,判断它们乘积的正负就很简单了。
例3(2016,北京理)已知单调区间
解:(明显一阶导不能解出根或者判断出正负,必须要求二阶导)
    ,得到x=2(令二阶导为0,解出二阶导的根
单调减,单调增
(判断一阶导单调性
所以(求出一阶导的最值
所以在R上单调增
小结:这道题我们求了一阶导后发现解不了这个方程,那么我们就应该转换思路求它的二阶导数,通过二阶导的正负得到一阶导的单调性,从而得到一阶导的最小值,进而得到一阶导的正负,判断出原函数的单调性。这属于第三步中求不出来根也判断不了正负的情况。