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1、221導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的單調(diào)性基礎(chǔ)鞏固題:ax_在區(qū)間(-2, + R)上為增函數(shù),那么實(shí)數(shù) a的取值范圍為(21.函數(shù) f(x)=x1A.0<a<2、 1B.a<-1 或 a>21 _2a 1解析:/ f(x)=a+在(-2,+ )遞增, 1-2a<0,即 a>_.cX +22答案:CC.a>-2D. a>-22.已知函數(shù)f(x)= x2 + 2x+ alnx,若函數(shù)f(x)在(0,1)上單調(diào),則實(shí)數(shù) a的取值范圍是()C. a0 或 aw 4 D. a>0 或 a< 4a答案:C 解析:/ f' (x) = 2x+ 2+ -,
2、f(x)在(0,1)上單調(diào), f' (x) >0 或 f (x)< 0 在(0,1) x上恒成立,即2x2 + 2x+ a> 0或2x2 + 2x + a< 0在(0,1)上恒成立, 所以a> (2x2 + 2x)或aw (2x2 + 2x)在(0,1)上恒成立.記 g(x)= (2x2+ 2x),0<x<1,可知4<g(x)<0, a > 0 或 a w 4,故選C.93.函數(shù)f(x) = x + -的單調(diào)區(qū)間為.2 c9 9答案:(3,0) ,(0,3) 解析:f' (x) = 1 X2= 尹,令 f' (
3、x)<0,解得3<x<0 或 0<x<3, 故單調(diào)減區(qū)間為(一3,0)和(0,3).4 函數(shù)y =x2 -x3的單調(diào)增區(qū)間為 ,單調(diào)減區(qū)間為 、222答案:(0,) ;(-=0),(,:)解析: y=-3x2 2x = 0,x=0,或=-3335. 確定下列函數(shù)的單調(diào)區(qū)間:(1)y=x3 9x2+24x y=3x x3(1)解:y ' =3 9x2+24x) ' 5=3- 18x+24=3(x 2)(x 4)令 3(x 2)(x 4) > 0,解得 x> 4 或 xv 2. y=x3 9x2+24x 的單調(diào)增區(qū)間是(4, +m和 ( m
4、 2)令 3(x 2)(x 4)v 0,解得 2 vxv 4. y=x3 9x+24x的單調(diào)減區(qū)間是(2, 4)解:y =x x3) '3- 3x2= 3(x2 1)= 3(x+1)(x 1)令3(x+1)(x 1) > 0,解得1v xv 1. y=3x x3的單調(diào)增區(qū)間是(1, 1).令3(x+1)(x 1)v 0,解得 x> 1 或 xv 1. y=3x x的單調(diào)減區(qū)間是(°°, 1)和(1, +m)6. 函數(shù)y= In(x2 x 2)的單調(diào)遞減區(qū)間為 .答案(°, 1)解析函數(shù) y= In (x x 2)的定義域?yàn)?2, + °
5、;) U (°,1),令 f(x)= x2 x 2, f' (x) = 2x 1<0 ,得 x<2函數(shù)y= In (x2 x 2)的單調(diào)減區(qū)間為(一°, 1)17. 已知y= "x3 + bx2+ (b+ 2)x+ 3在R上不是單調(diào)增函數(shù),則b的范圍為 .3答案b< 1 或 b>2解析若 y' = x2 + 2bx+ b+ 2> 0 恒成立,則= 4b2 4(b +2)w 0, 1 w bw 2,由題意 bv 1 或 b >2.x8.已知 x R,求證:e >x+1 .證明:設(shè) f (x) =ex x 1,
6、則 f'( x) =ex 1.當(dāng) x=0 時(shí),f'( x) =0,f (x) =0.當(dāng) x> 0 時(shí),f'( x)> 0,. f (x)在(0,+ 8)上是增函數(shù)f ( x)> f (0) =0. 當(dāng) xv 0 時(shí),f'( x)v 0,f ( x)在(一8 ,0)上是減函數(shù),. f (x)> f ( 0) =0 .19.已知函數(shù)y=x+ ,試討論出此函數(shù)的單調(diào)區(qū)間.X12 X2 - 1解:y =(x+)z =1 1 x =XX(X 1)(x 1)令(x心)> 0.解得x> 1或xv- 1. y=x+ -的單調(diào)增區(qū)間;是(一8,
7、X1)和(1, +8 ).令2X(x 1)(x-1)v 0,1 、 解得一1 v xv 0或0vxv 1. y=x+ 的單調(diào)減區(qū)間是X32=x bx cx d的圖象過(guò)點(diǎn) P(-1, 0)和(0, 1)10.已知函數(shù) f(X)處的切線方程為6x-y7=0 .區(qū)間.解:(I)由f(x)的圖象經(jīng)過(guò)P所以 f(x)=x3 bx2 cx 2,由 在 M(-1,f(-1) 處(0, 2),且在點(diǎn) M ( 1, f (- 1)(I)求函數(shù)y=f(x)的解析式;(n)求函數(shù)y=f(x)的單調(diào)(0, 2),知 d=2,f (x)二 3x2 2bx c.的切線方程是 6x_y7=0,-6 -f (-1) 7 =0
8、,即 f(-1) =1, f (-1) =6.3 2b c =6,即;2b -c - -3,一1 b -c 2 =1 即 'b-c =0, 解得 b = c - -3.故所求的解析式是(n) f (x) =3x2即 x2 -2x -1=0.f (x) = x3 -3x2 -3x 2. 6x -3.令 3X2 6x 一3 =0, 解得 X1 =1-.2,X2 =1.2.當(dāng) x - 2,或x 1.2時(shí),f (x)0;當(dāng) 1 - 2 : x < V 2時(shí),f (x) :0.故f (x)在(-:,1- .2)內(nèi)是增函數(shù),在(1 2,1 2)內(nèi)是減函數(shù),在(1 2,=)內(nèi)是增函數(shù). 點(diǎn)撥:
9、本題考查函數(shù)的單調(diào)性、導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用等知識(shí),考查運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題 的能力.已知函數(shù) f(x)=x 3-丄x2+bx+c.(1)若 f(x)在(-8, +82(1) f (X) =3x2-x+b,因 f(x)11.)上是增函數(shù),求b的取值范圍; 2在(-8, +8)上是增函數(shù),則f (x) >0.即3x -x+b>0,2 b>x -3x 在(-, +8)恒成立.設(shè) g(x)=x-3x 2. 當(dāng) X=丄時(shí),g(x) max= , b> . 6 12 12在(2, +8)上是增函數(shù),試確定實(shí)數(shù)a的取值范圍.2 2': f (x) =3x -2(a+1)x+a
10、要使函數(shù)f(x)=x(x-1)(x-a)在(2,+ 8)上是增函數(shù),只需f (x)=3x-2(a+1)x+a 在(2, +8)上滿足12.解 f(x)=x(x-1)(x-a)=x已知函數(shù) f(x)=x(x-1)(x-a)3-(a+1)x 2+ax2f (x) >0 即可./ f (x) =3x -2(a+1)x+a 的對(duì)稱軸是a的取值應(yīng)滿足:"s' -2f3解得:a < - . z-a的取值范圍是a< -.a 133f () 03213已知函數(shù)f (x) =4x ax2-x3 (xR)在區(qū)間丨-1,1】上是增函數(shù),求實(shí)數(shù) a的取值3范圍.解:f'(x
11、) = 4 2ax-2x2,因?yàn)閒 x在區(qū)間1-1,1上是增函數(shù),所以 f'(x)_O對(duì) x 1-1,1 恒成立,即x2-ax-2乞0對(duì)x 1-1,1恒成立,解之得:-1_a_1 所以實(shí)數(shù)a的取值范圍為1-1,1 點(diǎn)撥:已知函數(shù)的單調(diào)性求參數(shù)的取值范圍是一種常見(jiàn)的題型,常利用導(dǎo)數(shù)與函數(shù)單調(diào)性關(guān)系:即“若函數(shù)單調(diào)遞增,則f'(x) _0 ;若函數(shù)單調(diào)遞減,則 f'(x)空0 ”來(lái)求解,注意此時(shí)公式中的等號(hào)不能省略,否則漏解.14已知函數(shù)f (x) = x3+bx2+ax+d的圖象過(guò)點(diǎn)P (0, 2),且在點(diǎn)M ( 1, f(-1)處 的切線方程6x -y -7=0, (1
12、)求函數(shù)y二f (x)的解析式;(2)求函數(shù)y二f(x)的單調(diào) 區(qū)間。解:(1)由 f (x)的圖象經(jīng)過(guò) P (0, 2),知 d =2,所以 f (x) =x3 +bx2 +cx + 2 ,2f (x) =3x 2bx c 由在點(diǎn)M ( 1, f(_1)處的切線方程為 6x-y7=0 ,刨.3 2b+c = 6f(-1)=1,f (一1)=6即丿解得 b = c = 3廠 1 +b_c + 2 = 1故所求的解析式是 f (x) =X3 -3x2 - 3x 2(2) f (x) = 3x2 -6x - 3 令 3x2 - 6x - 3 = 0,解得為 一 1 -2, x2 = 12當(dāng) x M
13、 - 2 或 x V , 2 時(shí),f (x) 0當(dāng) 1 一 2 : x :1一 2 時(shí),f (x) ::: 0故f(x) =X3 -3x2 2在(-:,1 - 2)內(nèi)是增函數(shù),在(12J.2)內(nèi)是減函數(shù)在(V 2:=)內(nèi)是增函數(shù)點(diǎn)撥:本題考查函數(shù)的單調(diào)性、導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用等知識(shí),考查運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題 的能力.2x 一 b15. 已知函數(shù)f(x)=2,求導(dǎo)函數(shù)f ' (x),并確定f(x)的單調(diào)區(qū)間.(x 1) 2(x 1)2 (2x b) 2(x 1)解析:f,(x)=2(x1 “ 十=(x 1)2x+ 2b 2 = 2x (b 1)1(x 1)3 =(x 1)3令 f
14、9; (x)= 0,得 x = b 1 且 xm 1.當(dāng) b 1x(a , b 1)b 1(b 1,1)(1 ,+ o )f,(x)一0+一當(dāng)b 1> 1,即b>2時(shí),f ' (x)的變化情況如下表:x(0,1)(1, b 1)b 1(b 1,+ o)f,(x)一+0一所以,當(dāng)b v 2時(shí),函數(shù)f(x)在(a, b 1)上單調(diào)遞減,在(b 1,1)上單調(diào)遞增,在(1, + 00)上單調(diào)遞減.當(dāng)b>2時(shí),函數(shù)f(x)在(o, 1)上單調(diào)遞減,在(1, b 1)上單調(diào)遞增,在(b 1,+o)上單調(diào)遞減.2當(dāng)b 1 = 1,即b= 2時(shí),f(x)= ,所以函數(shù)f(x)在(g
15、, 1)上單調(diào)遞減,在(1 ,X 1+ m )上單調(diào)遞減.強(qiáng)化提高題:16. 設(shè)f(x)、g(x)是R上的可導(dǎo)函數(shù),f' (x) ,g ' (x)分別為f(x)、g(x)的導(dǎo)函數(shù),且滿足f' (x)g(x)+ f(x)g' (x)<0,則當(dāng) a<x<b 時(shí),有()A . f(x)g(b)>f(b)g(x)B . f(x)g(a)>f(a)g(x)C. f(x)g(x)>f(b)g(b)D . f(x)g(x)>f(b)g(a)答案:C 解析:令 y = f(x) (x),貝U y' = f' (x) (x
16、) + f(x) g' (x),由于 f' (x)g(x) +f(x)g' (x)<0,所以 y 在 R 上單調(diào)遞減,又 x<b,故 f(x)g(x)>f(b)g(b).17. 若函數(shù)y= x3 ax2 + 4在(0,2)內(nèi)單調(diào)遞減,則實(shí)數(shù) a的取值范圍是 .答案3 ,+ )解析y' = 3x2 2ax,由題意知3x2 2ax<0在區(qū)間(0,2)內(nèi)恒成立,3 即a>x在區(qū)間(0,2)上恒成立, a > 3.18. 已知函數(shù)f(x)= ax Inx,若f(x)> 1在區(qū)間(1 ,+ )內(nèi)恒成立,實(shí)數(shù) a的取值范圍為答案a&
17、gt; 1解析由已知a> 1 + lnx在區(qū)間(1, + g)內(nèi)恒成立.x設(shè) g(x)= ZE,則 g ' (x)=哼 v 0 (x> 1), g(x)=吐皿在區(qū)間(1, + g)內(nèi)單調(diào)xx1 亠 ln x遞減, g(x) v g(1),/g(1) = 1,v 1 在區(qū)間(1,+ g)內(nèi)恒成立, a > 1.x19. 函數(shù)y = x2e %的單調(diào)遞增區(qū)間是 .答案:(0,2)解析:y' = (2x x2)ex>0? 0v xv 2,故選填(0,2).3 220 若f (x)二ax bx cx d(a 0)在R增函數(shù),則a,b,c的關(guān)系式為是答案:a 0且
18、b_ 3a c解析f'(x3ax2 2bx c 0 恒 成立,則a >0口 22,anO,且 b <3ac=4b -12ac 04321.若函數(shù)y= 4x3+bx有三個(gè)單調(diào)區(qū)間,則b的取值范圍是 .3 答案:b>0 解析:y' = 4x2+b,若y'值有正、有負(fù),則 b>0.22定義在 R上的奇函數(shù)f(x)在-a,-b (a>b>0)上是減函數(shù)且 f(-b)>0,判斷F (x) = :f(x):' 在b,a上的單調(diào)性并證明你的結(jié)論解析:設(shè)b< x1<x2< a,則-b > -X1>-X2-a
19、.T f(x)在-a,-b 上是減函數(shù), 0<f(-b) < f(-x 1)<f(-x 2) < f(-a), / f(x)是奇函數(shù), 0<-f(x 1)<-f(x 2),則 f(X2)<f(X 1)<0, : f(X1): 2< : f(X2) 2,即 F(X1)<F(X2). F(x)在b,a上為增函數(shù).23.設(shè)函數(shù)f(x) = x3 3ax2 + 3bx的圖象與直線12x+ y 1 = 0相切于點(diǎn)(1, 11).求a、b的值;討論函數(shù)f(x)的單調(diào)性.2解析求導(dǎo)得f' (x) = 3x - 6ax+ 3b.由于f(x)的
20、圖象與直線12x+ y- 1= 0相切于點(diǎn)(1, - 11),所以f(1) = - 11, f' (1)=-12,即-3a+ 3b=- 113-6a+ 3b= 12,解得 a= 1, b=- 3.(2)由 a = 1, b=- 3 得 f' (x) = 3x2- 6ax+ 3b= 3(x2- 2x 3)= 3(x+ 1)(x- 3).令 f' (x)>0,解得 x<- 1 或 x>3 ;又令 f' (x)<0,解得1<x<3.所以當(dāng) x (- ,- 1)時(shí),f(x)是增函數(shù);當(dāng)x (3 ,+s)時(shí),f(x)也是增函數(shù);當(dāng)x (
21、 - 1,3)時(shí),f(x)是減函數(shù).1124.若函數(shù)f(x)x3ax2 (1)x 1在區(qū)間(1,4)內(nèi)為減函數(shù),在區(qū)間(6,=)32上為增函數(shù),試求實(shí)數(shù)a的取值范圍.解:f (x) =x2 ax a1=(x1)x(a1),令 f (x)0 得 x =1 或 x =a -1 ,當(dāng) x (1,4)時(shí),f (x)乞 0,當(dāng) x (6,:)時(shí),f (x) _0 , 4 _a -1 _6 , 5 _a _7 .a25. 設(shè)函數(shù)f(x)=x+(a>0).(1)求函數(shù)在(0, +8)上的單調(diào)區(qū)間,并證明之;(2)若函數(shù)f(x)x在a-2,+8上遞增,求a的取值范圍.解析:(1) f(x)在(0,+ )
22、上的增區(qū)間為Ja,+8,減區(qū)間為(0,).證明:/ f' (x)=1-a2,當(dāng) x . a,+8】時(shí),x f' (x)>0,當(dāng) x( 0, a )時(shí),f' (x)<0.即f(x)在 a+ 8上單調(diào)遞增,在(0, a )上單調(diào)遞減(或者用定義證)(2) a-2,+8為 a,+ 8的子區(qū)間,所以 a-2> . a= a- ,a-20= ( . a +1)(. a-2)>0= a -2 > 0= a> 4.26. 已知函數(shù)y= ax與y= b在(0 ,+8 )上都是減函數(shù),試確定函數(shù)y= ax3 + bx2 + 5的單x調(diào)區(qū)間.解析: 可先
23、由函數(shù)y= ax與y= b的單調(diào)性確定a、b的取值范圍,再根據(jù) a、b的 x取值范圍去確定 y= ax3 + bx2 + 5的單調(diào)區(qū)間.解:函數(shù)y = ax與y= 在 (0, + 8 )上都是減函數(shù), a v 0, bv 0.x由 y = ax3 + bx2 + 5 得 y' = 3ax2 + 2bx.令 y' >0,得 3ax2 + 2bx>0, 嚴(yán)< xv 0.3a當(dāng) x2b3a,函數(shù)為增函數(shù).令 y' v 0,艮卩 3ax2 + 2bxv 0, XV 3,或 x>0.3a.在g, |b,(o,+s)上時(shí),函數(shù)為減函數(shù).xe a27設(shè)a 0,
24、 f (x)-是R上的偶函數(shù),(1)求a的值;(2)證明f (x)在(0, + :)a e上是增函數(shù)。-x1解:(1)依題意,對(duì)一切 x R,有 f (_x)二 f (x),即-a = - - aex.xxa e ae11 1 1即(a)(exx) =0,所以對(duì)一切R,(a )(ex x) = 0恒成立a ea e11由于ex -匚不恒為0,所以a0,即a2 =1,又因?yàn)閍 0,所以a = 1ea(2)證明:由 f (x) = ex e,得 f (x)二 exe二 e(e2x1)當(dāng)(0J時(shí),有e(e2x -1)0,此時(shí)f (x)0,所以f (x)在(0,+:)內(nèi)是增函數(shù)128.求證:方程 x
25、sinx = 0只有一個(gè)根x= 0.1證明 設(shè) f(x) = x sinx, x ( m,+ m),1貝y f' (x) = 1 cosx> 0, f(x)在(m,+m )上是單調(diào)遞增函數(shù).而當(dāng) x= 0 時(shí),f(x) = 0,、 1 方程x sinx= 0有唯一的根 x= 0.29 已知 f(x)=x2+c,且 f f(x) =f(x2+1)(1) 設(shè) g(x)=f : f(x),求 g(x)的解析式;(2) 設(shè)0 (x)=g(x)入f(x),試問(wèn):是否存在實(shí)數(shù) 入,使0(X)在(一m , 1)內(nèi)為減函數(shù),且在 (1 , 0)內(nèi)是增函數(shù)解:(1)由題意得 f f(x) =f(x
26、2+c)=(x2+c)2+c2 2 2 2f(x +1)=(x +1) +c,V f :f(x) =f(x +1)2.2/2 八2-(x +c) +c=(x +1) +c,.2 2x +c=x +1, c=12222 f(x)=x +1,g(x)=f :f(x) =f(x +1)=(x +1) +14 2(2) 0 (x)=g(x)入 f(x)=x +(2 入)x +(2 入)若滿足條件的入存在,則0 ' (x)=4x3+2(2 入)x函數(shù)0 (x)在(m , 1)上是減函數(shù), 當(dāng) x v 1 時(shí),0(x) v 0i 即4x +2(2 入)x V 0對(duì)于X ( m , 1)恒成立 2(
27、2 入)>4x2,/ XV 1,二一4x V 4 2(2入)>4,解得入 W 4 又函數(shù)$ (x)在(1,0)上是增函數(shù)當(dāng)一1 V XV 0 時(shí),O' (x)> 0即4/+2(2 入)x>0對(duì)于x ( 1,0)恒成立 2(2 入)V 4x2,/ 1V xV 0, 4 V 4x2V 0 - 2(2 入)W 4,解得入4故當(dāng)入=4時(shí),$ (x)在(一a , 1)上是減函數(shù),在(一1,0)上是增函數(shù),即滿足條件的 入存在.課外延伸題:30. 方程x3 3x+c=0在0, 1上至多有 個(gè)實(shí)數(shù)根答案:1 解析設(shè) f (x) =x3 3x+c,則( x) =3x2 3=3
28、(x2 1). 當(dāng)x ( 0, 1)時(shí),(x) <0恒成立. f (x)在(0, 1)上單調(diào)遞減. f (x)的圖象與x軸最多有一個(gè)交點(diǎn).因此方程x3 3x+c=0在0, 1)上至多有一實(shí)根.31. 若函數(shù)f(x) = x3 3x+ a有三個(gè)不同的零點(diǎn),則實(shí)數(shù) a的取值范圍是 答案:2<a<2 解析:f' (x) = 3x2 3 = 3(x+ 1)(x 1).令 f' (x) = 0,得 x = 1 或 x= 1. f(x)在(a, 1)和(1 ,+a)上遞增,在(1,1)上遞減,f( 1)>0 ', 2<a<2.If(1)<0
29、32. (2010湖北黃岡中學(xué)模擬,19)已知定義域?yàn)?, 1 的函數(shù)f(x)同時(shí)滿足:對(duì)于任意的 x 0 , 1 ,總有 f(x) > 0; f(1)=1;若 X10,X20,X1+X2W 1,則有 f(x 1+X2)f(x 1)+f(x 2).(1) 求f(0)的值;(2 )求f(x)的最大值.解析:(1)對(duì)于條件,令X1=X2=0得f(0) < 0,又由條件知f(0) > 0,故f(0)=0. 設(shè) 0< X1<X2 1,則 X2-X1 (0,1), f(X2)-f(X 1)=f (X2-X1)+X1 -f(x 1)=f(x 2-X1)+f(X 1)-f(X
30、1)=f(X 2-X1)> 0.即f(X2) >f(X 1),故f(x)在0 , 1上是單調(diào)遞增,從而 f(x)的最大值是f(1)=1.xn33.已知函數(shù)f(x)=(-1)2+(-1)2的定義域?yàn)閙,n)且1W m<n w 2.(1)討論函數(shù)f(x)的單調(diào)性;mx對(duì)任意X2 m,n,不等式|f(X1)-f(x2)|<1恒成立.2x 2n+2,m x(2)(1)2x(x)=2m.mn).證明:解析:2n2解法一: f(x)=( -1)2+m2 2n-f-32x m x2n 2 x(-1) = 2x m2n2X, 42 232、-(x -m n -mx +m nx)=(x2
31、-mx+mn)(x+ . mn )(x-/ 1 < mW x<nW 2, 222 3 >0,x -mx+mn=x(x-m)+mn>0,x+mn >0.m x令 f' (x)=0,得 x=、mn , 當(dāng) x m,、. mn 時(shí),f' (x)<0; 當(dāng) xmn , n時(shí),f' (x)>0.mn , n)為內(nèi)增函數(shù) f(x)在m,、. mn 內(nèi)為減函數(shù),在 解法二:由題設(shè)可得x n 2 2nf(x)= (-1) -+1.m x m人丄 xn令t=.m x/ 1 < m<n w 2,且 x m,n令 tz = -2 =o,得
32、 x= mn . m xn -1)2=(-a 衛(wèi) +4 .門-1.令m m m mu=42,h(u)=u -4u +4u-1.1 w m<n w 2,1<w 2,m即 1<u w 2./ h3v 5 1(u)=4u -8u+4=4(u-1)(u-2 h(u)在(1,、. 2)上是增函數(shù). h(u) w h(2 )=4-8+42-1=4 . 2-5<1.不等式|f(X1)-f(X2)|<1恒成立.)(u+.512)>0,當(dāng) x m, . mn ,t' <0;當(dāng) x ( . mn ,n)時(shí),t' >0. t=-在m,、mn 內(nèi)是減m x函數(shù),在、mn , n內(nèi)是增函數(shù).函數(shù)y=(t-1)2-n +1在i, +m上是增函數(shù),.函 m數(shù)f(x)在m, , mn 內(nèi)是減函數(shù),在.一 mn , n內(nèi)是增函數(shù).(2)證明:由(1)可知,f(x)在m,n上的最小值為 f(、. mn )=2( . n -1)2,最大值為V mn 2f(m)=(-1).mn 2對(duì)任意 X1、X2 m,n ,|f(x 1)-f(x2)|w ( -1) -2( m咼考鏈接題:34. (2009 東文,8)函數(shù)f(
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