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单调函数的意思、单调函数的详细解释

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单调函数的解释

增函数和减函数的统称。当函数f(x)的自变量在其定义区间内增大时,函数值也随着增大(或减小),则称该函数为增函数(或减函数)。

词语分解

专业解析

在数学分析中,单调函数描述的是函数值随自变量变化而呈现单一方向(非减或非增)变化的特性。这一概念源于对“单调”一词的数学化引申:汉语中“单”指单一、不复杂,“调”指变化趋势,合起来意指函数的变化行为简单且规律性强。其核心定义与性质如下:


一、数学定义

设函数 ( f(x) ) 在区间 ( I ) 上有定义:

  1. 单调递增

    若对任意 ( x_1, x_2 in I ) 且 ( x_1 < x_2 ),均有 ( f(x_1) leq f(x_2) ),则称 ( f(x) ) 在 ( I ) 上单调递增(非严格递增)。

    若进一步满足 ( f(x_1) < f(x_2) )(严格不等),则称为严格单调递增。

    例:线性函数 ( f(x) = 2x ) 是严格单调递增函数。

  2. 单调递减

    若对任意 ( x_1, x_2 in I ) 且 ( x_1 < x_2 ),均有 ( f(x_1) geq f(x_2) ),则称 ( f(x) ) 在 ( I ) 上单调递减(非严格递减)。

    若满足 ( f(x_1) > f(x_2) ),则为严格单调递减。

    例:函数 ( f(x) = -x + 3 ) 是严格单调递减函数。


二、汉语词义与数学概念的关联


三、性质与应用

  1. 可导函数的判定:

    若函数在区间内可导且导数 ( f'(x) geq 0 )(或 ( f'(x) leq 0 )),则其单调非减(或非增)。导数严格大于零时,函数严格单调递增(参考《数学分析》教材)。

  2. 反函数存在性:

    严格单调函数在其定义域内存在反函数,且反函数具有相同单调性(如指数函数与对数函数互为反函数)。

  3. 优化与建模:

    在经济学、工程学中,单调函数常用于描述成本-产量、压力-体积等单向关联关系,简化模型分析(例:需求函数通常单调递减)。


参考文献

  1. 中国社会科学院语言研究所. 《现代汉语词典》(第7版). 商务印书馆, 2016.
  2. 华东师范大学数学系. 《数学分析》(上册). 高等教育出版社, 2019.
  3. 刘玉琏, 傅沛仁. 《数学分析讲义》. 高等教育出版社, 2003.
  4. Simon, C., & Blume, L. Mathematics for Economists. W. W. Norton, 1994.

网络扩展解释

单调函数是数学分析中的基础概念,描述函数值随自变量变化的一致趋势。具体分类和特点如下:


1.定义与分类


2.几何意义


3.判定方法


4.重要性质


5.典型例子


应用场景

单调性常用于优化问题、方程求解(如单调性保证解的唯一性)以及经济学中的需求函数分析。

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