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函数的单调性是数学中的一个重要概念,它描述了函数值随着自变量变化的趋势。当自变量增大时,如果函数值也随之增大,我们称这个函数在该区间上单调递增。相反,如果函数值随着自变量增大而减小,则称函数在该区间上单调递减。
单调递增函数的严格定义是:在给定区间I上,对于任意两个自变量x1和x2,当x1小于x2时,对应的函数值满足f(x1)小于等于f(x2)。这意味着随着自变量的增大,函数值保持不减。如图所示,当x从x1增加到x2时,对应的函数值从f(x1)增加到f(x2)。
单调递减函数的定义是:在给定区间I上,对于任意两个自变量x1和x2,当x1小于x2时,对应的函数值满足f(x1)大于等于f(x2)。这意味着随着自变量的增大,函数值保持不增。如图所示的二次函数,当x从x1增加到x2时,对应的函数值从f(x1)减少到f(x2),体现了单调递减的特性。
函数的单调性具有明显的区间性特征。同一个函数在不同的区间上可能表现出不同的单调性。如图所示的三次函数,在负无穷到负1的区间上单调递增,在负1到1的区间上单调递减,在1到正无穷的区间上又单调递增。因此,我们在讨论函数单调性时,必须明确指出具体的区间,不能简单地说一个函数是单调的。
总结一下函数的单调性:单调性是描述函数值随自变量变化趋势的重要性质。单调递增函数满足当x1小于x2时,f(x1)小于等于f(x2);单调递减函数则相反。函数的单调性具有区间性,同一函数在不同区间可能有不同的单调性。理解和掌握函数的单调性对于函数分析、求最值、解不等式等数学问题都有重要意义。