
【計】 monotone increasing function
在數學分析中,單調遞增函數(monotonically increasing function)指定義域内任意兩點滿足“自變量增大則函數值不減”規律的實函數。其精确定義為:設函數$f(x)$在區間$I$上有定義,若對任意$x_1,x_2∈I$且$x_1<x_2$時,恒有$f(x_1)≤f(x_2)$,則該函數稱為區間$I$上的單調遞增函數。若嚴格滿足$f(x_1)<f(x_2)$,則稱為嚴格單調遞增函數。
該概念的核心特征體現在兩方面:一是函數圖像的幾何形态整體呈上升趨勢(允許局部水平線段);二是其導數的非負性——若函數可導,則$f'(x)≥0$在定義域内成立。典型實例包括線性函數$f(x)=kx+b$(當斜率$k>0$時)和指數函數$f(x)=a^x$(當底數$a>1$時)。
在應用領域,單調遞增函數被廣泛用于描述經濟學中的邊際效用遞減規律、計算機算法的複雜度分析,以及工程學中的信號處理模型。美國數學學會(AMS)将其定義為“保序映射”的特例,強調該函數保持實數集中元素的原序關系。需要區分的是,非遞減函數(non-decreasing function)與單調遞增函數在數學文獻中常被視為等價概念。
單調遞增函數是數學分析中的基礎概念,描述函數值隨自變量增大而保持非減的特性。其核心定義和特性如下:
一、數學定義 設函數( f(x) )在區間( I )上有定義,若對任意( x_1, x_2 in I )且( x_1 < x_2 ),都有: $$ f(x_1) leq f(x_2) $$ 則稱( f(x) )在區間( I )上單調遞增。若嚴格滿足( f(x_1) < f(x_2) ),則稱為嚴格單調遞增。
二、判定方法
導數判據:若函數可導且( f'(x) geq 0 )在區間内恒成立,則函數單調遞增;若( f'(x) > 0 ),則為嚴格遞增。例如:
差分判據:直接驗證( f(x_2) - f(x_1) geq 0 )對所有( x_2 > x_1 )成立。
三、典型示例
四、重要性質
應用領域:這類函數常用于描述經濟增長、物理運動軌迹、概率分布函數(如CDF)等隨時間或輸入參數單向變化的場景。例如經濟學中的供需關系模型、統計學中的累積分布函數均需滿足單調遞增特性。
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