分式函数的单调性及应用

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分式函数的单调性及应用

2024-04-30 05:31| 来源: 网络整理| 查看: 265

前言

关于分式函数,我们的普遍感受是这类函数不太好掌握,当涉及到单调性的应用问题时,我们应该想到图像法和导数法,更应该意识到此时应用导数法有很大的出错可能,而且出错以后往往想不清楚错在哪里。

部分分式 $f(x)$=$\cfrac{x}{x-1}$我们称$\cfrac{x}{x-1}$为整体分式,由于分子分母位置都有自变量,如果不对其作相应的变形,则我们根本看不透其单调性;$\quad$=$\cfrac{x-1+1}{x-1}$$=$$1+\cfrac{1}{x-1}$我们称$1+\cfrac{1}{x-1}$为部分分式;其中第一部分$1$为整式,第二部分$\cfrac{1}{x+1}$为分式,由于整体不是分式,故称为部分分式;不过这个等价变形太好了,自变量只出现在部分分式的分母位置上,这样非常方便判断单调性,也方便我们做函数的图像

[方法储备]:上述变形中最常用的两个变形为换元法和配凑法;

变换之路

作函数\(g(x)=\cfrac{x}{x-1}\)的图像;

分析:准备作图前的变换,\(g(x)=\cfrac{x}{x-1}=1+\cfrac{1}{x-1}\);

选\(y=\cfrac{1}{x}\)为变换作图的模板函数,开始变换如下,

[基本作图]:\(y=\cfrac{1}{x}\) \(\Rightarrow\) \(y=\cfrac{1}{x-1}\) \(\Rightarrow\) \(y=1+\cfrac{1}{x-1}\) \(\Rightarrow\) 对称中心为\((1,1)\);

[快速作图]:相当于基本作图的简化版本,首先找到对称中心\((1,1)\),过此点分别作直线\(x=1\)和\(y=1\),这是两条渐*线;由两条渐*线将*面分为类似的第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个象限,此时观察部分分式的分子[请确保分式的前面是\(+\)号,如果是\(-\)号,将减号移到分子上,部分分式的前面仍然写加号],如果分子为正,则在类第Ⅰ和类第Ⅲ象限内作函数的图像,如图所示;

如果分子为负,则在类第Ⅱ和类第Ⅳ象限内作函数的图像;

作函数\(y=\cfrac{5x+1}{2x-1}\)的图像;

分析:先做相应的变形,\(y=\cfrac{5x+1}{2x-1}=\cfrac{5(x+\frac{1}{5})}{2(x-\frac{1}{2})}=\cfrac{5}{2}\cdot \cfrac{x+\frac{1}{5}}{x-\frac{1}{2}}\)

\(=\cfrac{5}{2}\cdot (1+\cfrac{\frac{7}{10}}{x-\frac{1}{2}})=\cfrac{5}{2}+\cfrac{\frac{7}{4}}{x-\frac{1}{2}}\)

快速作图:对称中心为\((\cfrac{1}{2},\cfrac{5}{2})\);\(\cfrac{7}{4}>0\),在类第Ⅰ和第Ⅲ象限作图,如下所示:

引申结论:

①函数\(f(x)=b+\cfrac{c}{x-a}\),\(a\),\(b\),\(c\)为常数,则其对称中心为\((a,b)\); ②如果\(c>0\),则单调递减区间为\((-\infty,a)\)和\((a,+\infty)\);如果\(c


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