本题导读
本题考查函数单调性的定义、立方差公式。核心在于定义法(作差法)、因式分解法的灵活运用。
📌【题干】
Question
(1991年全国卷(理)) 根据函数单调性的定义,证明函数 在 上是减函数.
🔍【思路分析】
破题导航
- 取值与作差:在区间 内任取两个自变量 ,且设 。作差 。
- 因式变形:将函数解析式代入后化简,提取负号构造出立方差结构 ,利用立方差公式 进行因式分解。
- 符号判定:根据 判定各项因式的正负符号。其中二次多项式部分通过配方法证明其恒大于 0。
- 下结论:若 ,则为减函数。
✅【答案】
Success
证明见解析
✍【详细解析】
Abstract
证明: 设 是 上的任意两个实数,且 。
作差得:
利用立方差公式进行因式分解:
对二次多项式部分进行配方变形:
因为 ,所以:
又因为 不同时为 0(由 可知),完全平方式 且 ,两项不可能同时为 0, 所以:
由此可得两个正数相乘:
即:
根据函数单调性的定义,函数 在 上是减函数。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:使用定义法(作差法)证明函数单调性。
- 核心方法:因式分解与配方定号。
- 避坑指南:
- 题目明确要求根据函数单调性的定义证明,必须严格使用作差法。直接使用导数法(求导得 )属于不合题意,在高考阅卷中即使答案正确也会被扣除绝大部分分数。
- 判定因式 的符号时,不能主观臆断其大于 0,必须写出配方过程(或通过判别式 分析)进行严谨论证。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源:本题属于函数单调性板块的经典必考基础题。直接取材于高一数学必修教材中“函数的单调性”一节的课后闭卷证明例题,考查逻辑推理与代数变形的严谨性。
- 结论推广:一般地,对于幂函数 在 上单调递增,通过图象变换(关于 轴对称再向上平移 1 个单位)可得到 在 上单调递减。定义法中关于 的配方证明,是处理所有三次幂单调性证明问题的核心通用步骤。
🔗【关联脉络】
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