∫π每天一道数学题

同一解析式不同定义域的单调性与最值

ƒ 函数与导数基础版

已知函数 f(x)=x2−2xf(x)=x^2-2x,g(x)=x2−2xg(x)=x^2-2x(x∈[2,4]x\in [2,4])。 (1)求 f(x)f(x)、g(x)g(x) 的单调区间; (2)求 f(x)f(x)、g(x)g(x) 的最小值。

解析

分析:两个函数解析式相同,但定义域不同。判断单调区间必须先看定义域。

看 f(x)=x2−2xf(x)=x^2-2x

配方:

f(x)=(x−1)2−1f(x)=(x-1)^2-1

这是开口向上的抛物线,对称轴 x=1x=1。

  • 在 (−∞,1)(-\infty,1) 上,yy 随 xx 增大而减小,单调递减
  • 在 (1,+∞)(1,+\infty) 上,yy 随 xx 增大而增大,单调递增

最小值在顶点 x=1x=1 处取得:

fmin⁡=f(1)=−1f_{\min}=f(1)=-1

看 g(x)=x2−2xg(x)=x^2-2x,x∈[2,4]x\in[2,4]

解析式相同,但定义域被限制在 [2,4][2,4],整个区间都在对称轴 x=1x=1 的右侧。

所以在 [2,4][2,4] 上 g(x)g(x) 单调递增,没有递减区间。

最小值在左端点取得:

gmin⁡=g(2)=4−4=0g_{\min}=g(2)=4-4=0

(最大值 g(4)=16−8=8g(4)=16-8=8)

答案

(1)f(x)f(x):递减区间 (−∞,1)(-\infty,1),递增区间 (1,+∞)(1,+\infty);g(x)g(x):在定义域 [2,4][2,4] 上单调递增,无递减区间。

(2)f(x)f(x) 最小值 −1-1(在 x=1x=1 处);g(x)g(x) 最小值 00(在 x=2x=2 处)。

本题要害:x=1x=1 是 ff 的最小值点,但它不在 gg 的定义域 [2,4][2,4] 内,所以 gg 的最小值取在端点 x=2x=2。判断最值前先看定义域。

该题尚未到解锁日。