
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)。
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:
设函数 ( f(x) ) 在区间 ( I ) 上有定义:
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。
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。
在《现代汉语词典》中,“单调”指“简单重复而缺乏变化”。数学术语借用了这一含义,强调函数图像要么持续上升、要么持续下降,无局部起伏(如振荡或极值点),符合“变化模式单一”的描述。
通过“单调性”将日常语言中“缺乏变化”的模糊表述,转化为精确的数学关系(自变量与函数值的序关系一致性),体现了数学概念的严谨性。
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)。
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)。
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
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:
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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