本题导读

本题考查函数的单调性,以及复合函数的单调性(同增异减)。

📌【题干】

Question

(1987年全国卷(理)) 在区间 上为增函数的是 ()

A.    B.    C.    D.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 分析 A 选项(对数复合函数): 考虑内层函数 和外层函数 。在 上,通过层层复合判断其最终单调性。
  2. 分析 B 选项(分式函数变形): 通过分式的常数分离技术,将 转化为标准反比例函数平移结构 ,直接观察自变量增大时函数值的走向。
  3. 分析 C、D 选项(二次函数对称轴): 确定抛物线的对称轴位置,利用二次函数在对称轴两侧的单调性分布进行拦截。

✅【答案】

Success

B

✍【详细解析】

Abstract

解:

对四个选项在区间 上的单调性进行逐一求证与甄别:

  • A 项: 设内层核心算子为 。当 时, ,且 严格单调递减。 外层算子为 。因为底数 ,对数函数 递减,前面带有负号,所以外层函数 在 域内严格单调递增。 根据复合函数“同增异减”基本判定法则,内层递减、外层递增,复合后的整体函数 在 上严格单调递减,排除。

  • B 项: 对分式函数进行多项式常数分离变形:

    任取 ,考察分母的变化: 因为两分母均大于 1,取倒数后不等号方向发生逆转: 即 。根据单调增函数的定义,该函数在 上为增函数。

  • C 项: 抛物线 的开口向下,对称轴方程为 。 该二次函数在 上严格单调递增,在 上严格单调递减。 因为目标区间 跨越了对称轴 ,在该区间内它不是单调函数(先增后减),排除。

  • D 项: 抛物线 的开口向上,对称轴为 轴(即 )。 根据顶点性质,该二次函数在对称轴左侧的 空间内严格单调递减,排除。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:复合函数单调性链式判定、分式函数常数分离化简、二次函数单调区间的截断。
  2. 核心方法:基本函数单调性分析法、导数法。
  3. 避坑指南:
    • 采用导数快速复核 B 项: 。因为在定义域内导数 恒成立,所以该函数在其整个定义域(含负半轴)上无条件严格单调递增,从而可直接锁定答案。
    • 判定 C 选项时,不宜看到负半轴就误认为单调。必须严格计算对称轴 ,由于 ,区间内部发生单调性断裂。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题源于高中数学课本《函数的单调性》章节中关于各种基本初等函数单调性的综合对比题。其高等数学背景为初等实函数在有界/无界开集上的全域导数正定性(Positivity of derivative)分析。
  2. 结论推广:对于广义的单式分式线性变换函数(莫比乌斯变换退化结构) :
    • 其导函数为 。
    • 当行列式不变量满足 时,该函数在各自分支定义域内恒为增函数;
    • 当 时,该函数在各自分支定义域内恒为减函数。 在本题 B 项中(),不变量 ,故在其全域分支上恒为增函数。

🔗【关联脉络】

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