定理:设y=f(u),u=g(x),已知u=g(x)在[a,b]上是单调增(减)函数,y=f(u)在区
间[g(a),g(b)](或[g(b),g(a)]上是单调增(减)函数,那么复合函数y=f[g(x)]在[a,b]
上一定是单调函数,并有以下结论:
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u=g(x) |
增函数 |
增函数 |
减函数 |
减函数 |
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y=f(u) |
增函数 |
减函数 |
增函数 |
减函数 |
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y=f[g(x)] |
增函数 |
减函数 |
减函数 |
增函数 |
判断复合函数的单调性的步骤如下:(1)求复合函数定义域;(2)将复合函数分解为若干
个常见函数(一次、二次、幂、指、对函数);(3)判断每个常见函数的单调性;(4)将中间
变量的取值范围转化为自变量的取值范围;(5)求出复合函数的单调性。
例4.讨论函数y=0.8x2-4x+3的单调性。
解:函数定义域为R。
令u=x2-4x+3,y=0.8u。
指数函数y=0.8u在(-∞,+∞)上是减函数,
u=x2-4x+3在(-∞,2]上是减函数,在[2,+∞)上是增函数,
∴ 函数y=0.8x2-4x+3在(-∞,2]上是增函数,在[2,+∞)上是减函数。
这里没有第四步,因为中间变量允许的取值范围是R,无需转化为自变量的取值范围。
例5.讨论函数y=(log2x)2+log2x的单调性。
解:显然函数定义域为(0,+∞)。
令 u=log2x,y=u2+u
∵ u=log2x在(0,+∞)上是增函数,
y=u2+u在(-∞,-]上是减函数,在[-
,+∞)上是增函数(注意(-∞,-
]及
[-,+∞)是u的取值范围)
因为u≤-log2x≤-
0<x≤
,(u≥-
log2x≥-
x≥
)
所以y=(log2x)2+log2x在(0,]上是减函数,在[
,+∞)上是增函数。