1. Khái niệm: Giả sử $K$ là một khoảng, một đoạn hoặc một nửa khoảng và $f$ là hàm số xác định trên $K$. Khi đó:
2. Định lý:
Giả sử hàm $y=f\left( x \right)$ có đạo hàm trên K.
Nếu $f'\left( x \right)\ge 0\,\,\left(f'\left( x \right)\le 0 \right),\forall x\in K$ và $f'\left( x \right)=0$ chỉ tại một số hữu hạn điểm của $K$ thì hàm số đồng biến (nghịch biến) trên $K$.
Ví dụ: Tìm khoảng đơn điệu của hàm số $y=2x^3+6x^2+6x+7$
Giải.
Hàm số đã cho xác định với mọi $x\in \mathbb{R}$
Ta có $y'=6{{x}^{2}}+12x+6=6{{\left( x+1 \right)}^{2}}\ge 0,\forall x\in \mathbb{R}$ và $y'=0\Leftrightarrow x=1$
Nên theo định lý mở rộng thì hàm số đồng biến trên $\mathbb{R}$.
Ta có hàm số $ y=f\left( x \right) $ đồng biến trên $ \left( a;b \right) $ khi và chỉ khi $ {f}'\left( x \right)\ge 0\,\,\forall x\in \left( a;b \right) $ , trong đó $ {f}'\left( x \right)=0 $ tại hữu hạn điểm thuộc $ \left( a;b \right). $
Dựa vào giả thiết ta có \[f'(x)\ge 0,\forall x\in \left( 1;4 \right)\] và \[f'(x)=0\] chỉ tại duy nhất \[x=2\].
Nên hàm số đồng biến trên $(1;4)$.
Vì $f'\left( x \right)>0,\forall x\in R$ nên $y=f\left( x \right)=ax+b (a>0)$ đồng biến trên $R$, liên tục trên R và không có cực trị
Hàm số đơn điệu trên $K$ có thể đồng biến, hoặc nghịch biến trên K nên “$f'\left( x \right)$ không đổi dấu trên $K$” là khẳng định luôn đúng.
Từ định nghĩa ta thấy đáp án là (III)
Do $y'<0$ trên các khoảng $\left( -\infty ;a \right),\left( b;c \right)$ nên đó là các khoảng nghịch biến của hàm số $y=f\left( x \right)$
$ y=f\left( x \right),y=g\left( x \right) $ đồng biến trên khoảng $ \left( a;b \right) $ $ \Rightarrow f'\left( x \right),g'\left( x \right)\ge 0 \forall x\in \left( a;b \right) $
$ \Rightarrow I,III,IV $ đúng.
$ \left( f\left( x \right)g\left( x \right) \right)'=f'\left( x \right)g\left( x \right)+g'\left( x \right)f\left( x \right) $ dấu của nó còn phụ thuộc vào $ f\left( x \right) $ và $ g\left( x \right) $ nên chưa thể khẳng định $ y=f\left( x \right).g\left( x \right) $ đồng biến trên khoảng $ \left( a;b \right) $ .
Vì $f'\left( x \right)={{x}^{2}}\ge 0,\forall x\in \mathbb{R}\Rightarrow $ Hàm số luôn đồng biến trên $\mathbb{R}$.
Hàm số f không đổi trên K thì $ f'\left( x \right)=0,\forall x\in K $ .
$ f\left( x \right) $ liên tục trên $ \left[ a;b \right] $ và $ f'\left( x \right) < 0 $ với mọi $ x\in \left( a;b \right) $
$y=f(x)$ nghịch biến trên K $ \Rightarrow f'\left( x \right)\le 0 \forall x\in K $ hay hệ số góc của tiếp tuyến tại mọi điểm của (C) luôn bé hơn hoặc bằng không.
Ta có $y'=\left( 6{{x}^{3}}+3x+1 \right)'=18{{x}^{2}}+3>0\Rightarrow $ đồ thị hàm số đồng biến trên $\mathbb{R}$
Nếu $ f'\left( x \right)=0,\forall x\in \left( a;b \right) $ thì f là hàm hằng trên $ \left( a;b \right) $
$ \left( f\left( x \right)g\left( x \right) \right)'=f'\left( x \right)g\left( x \right)+g'\left( x \right)f\left( x \right) > 0\Rightarrow $ $ f\left( x \right)g\left( x \right) $ đồng biến trên $ \left( a;b \right) $.
Ta có $ f'\left( x \right)\ge 0,\forall x\in K $ và $ f'\left( x \right)=0 $ tại hữu hạn điểm thì hàm số f đồng biến trên K.
Cho hàm số $y=f(x)$ có đạo hàm ${f}'(x)={{x}^{2}}+1$, $\forall x\in \mathbb{R}$. Mệnh đề nào dưới đây đúng ?
Do đó$f'\left( x \right)={{x}^{2}}+1>0,\forall x\in R$ nên hàm số $y=f\left( x \right)$ đồng biến trên $\left( -\infty ;+\infty \right)$
Cho hàm số \[y=f\left( x \right)\] xác định trên đoạn \[\left[ a;b \right]\]. Điều kiện đủ để hàm số nghịch biến trên đoạn \[\left[ a;b \right]\] là
Điều kiện đủ để hàm số nghịch biến trên đoạn $\left[ a;b \right]$ là hàm số \[f\left( x \right)\] liên tục trên $\left[ a;b \right]$ và \[f'\left( x \right) < 0\] với mọi \[x\in \left( a;b \right)\]
Vì hàm số có \(y'\ge 0\) trên \(\left[ a,b \right]\) và \(y'=0\) chỉ tại điểm \({{x}_{0}}\) nên hàm số đồng biến trên \(\left[ a,b \right]\) do đó giá trị lớn nhất của hàm số trên \(\left[ a,b \right]\) là \(f\left( b \right)\)