已知函数f(x)=8+2x-x^2,g(x)=f(2-x^2),试求g(x)的单调区间

不用导函数

g(x)是一个复合函数,内函数是U(x),外函数是f(x)。

要讨论g(x)的单调区间,需要用到复合函数单调性判定法则,即:在同一区间上,内函数与外函数单调性相同的时候,函数单调递增;否则,递减。

第一步和第二步就是判断内函数与外函数的单调性。
现在问题是,根据第二步,.f(x)在(-∞,1]上递增,在[1,+∞)上递减,这里的递增递减是针对其自变量而言的,然后g(x)=f(2-X²),的自变量x与f(x)中的自变量x的取值并不相同。

由第二步中的f(x)的单调性,我们知道,g(x)=f(u),当u在(-∞,1]上取值时,g(x)随u递增而递增;当u在[1,+∞)上取值时,g(x)随u递增而递减。注意,我们这里说的是随着u的变化而变化,因为这单纯利用了f(u)的单调性,跟x暂时无关。

那么第三步就是求,u何时取值在(-∞,1]上,又何时在[1,+∞)上。令u(x)=1,(1是f(x)单调性的节点。)可以解得x=+1或者-1时,u(x)=1.

我们综合起来看: (第四步有一点点问题,应该是当x在(-∞,-1]时,。。。)
当x在(-∞,-1]时,U(x)=2-X²递增 (由于第一步的讨论,(-∞,-1]包含在(-∞,0]中)
并且当x在此区间上时,u(x)值域为(-∞,1] (u(x)递增,最大值在-1时取得,而x趋近于-∞
时,u(x)趋近于-∞,故其值域为(-∞,1])。
显然f(u)在u属于(-∞,1]上随u递增而递增。

那么仔细想想,x在(-∞,-1]时,如果x递增,那么U(x)=2-X²显然递增,(并且此时u(x)在(-∞,1]上取值),u递增,显然f(u)也递增,即g(x)=f(u)随着x递增而递增,也就是说g(x)在(-∞,-1]上递增。

同样道理,当x在[1,∞)上时,u(x)递减,
并且u(x)值域为(-∞,1] (u(x)递减,最大值在x=1时取得)
而f(u)在u属于(-∞,1]时,随着u递增而递增,随着u递减而递减。 (f(u)在该区间上是增函数)
这样x在[1,∞)上时,若x递增,则u递减,g(x)=f(u)递减。g(x)随x递增而递减,表明g(x)在[1,∞)上为减函数。

现在剩下(-1,1)这个区间了。可以看到u(x)在该区间上单调性并不一致,所以分开来讨论,
分为(-1,0]和(0,1)。
我们首先应该看到,在x属于(-1,1)时,u(x)值域为(1,2]。而在这一区间上,f(u)是单调的,单调减函数。这是外函数的单调性。
内函数u(x)在(-1,0]上递增,在(0,1)上递减。
由复合函数单调性法则,g(x)=f(u)在x属于(-1,0]上递减。 (内函数递增,外函数递减)
g(x)=f(u)在x属于(0,1)上递增。 (内函数递减,外函数递减)

当然,前面的分析也都是基于单调性法则的,也可以说是对单调性法则的剖析。前面我说的那么详细,只是为了便于你理解,其实质就是单调性法则。
这里我们也可以用前面的分析方法来思考。
当x属于 (-1,0]时,若x递增,则u(x)递增,且u(x)取值包含于f的单调减区间[1,+∞)中,故f(u)随u递增而递减,从而g(x)=f(u)随x递增而递减。
x属于(0,1)的分析就不再说了,是一样的。

综合上述,g(x)在(-∞,-1]上为增函数,在(-1,0]上为减函数,在(0,1)上为增函数,在[1,∞)上为减函数。
当然,最终作结这样下结论不好,最好这样写:
g(x)单调增区间为(-∞,-1]和(0,1),单调减区间有(-1,0]和[1,∞)。
或者类似于第五步那样写。
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第1个回答  2012-10-05
不求导也行,,令x^2=t. g(t)=-t^2+2t+8 所以增【1.正无穷】减【负无穷。1】
第2个回答  2012-07-12
不求导也行,,令x^2=t. g(t)=-t^2+2t+8 所以增【1.正无穷】减【负无穷。1】
第3个回答  2012-07-12
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