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單調函數的意思、單調函數的詳細解釋

關鍵字:

單調函數的解釋

增函數和減函數的統稱。當函數f(x)的自變量在其定義區間内增大時,函數值也隨着增大(或減小),則稱該函數為增函數(或減函數)。

詞語分解

專業解析

在數學分析中,單調函數描述的是函數值隨自變量變化而呈現單一方向(非減或非增)變化的特性。這一概念源于對“單調”一詞的數學化引申:漢語中“單”指單一、不複雜,“調”指變化趨勢,合起來意指函數的變化行為簡單且規律性強。其核心定義與性質如下:


一、數學定義

設函數 ( f(x) ) 在區間 ( I ) 上有定義:

  1. 單調遞增

    若對任意 ( x_1, x_2 in I ) 且 ( x_1 < x_2 ),均有 ( f(x_1) leq f(x_2) ),則稱 ( f(x) ) 在 ( I ) 上單調遞增(非嚴格遞增)。

    若進一步滿足 ( f(x_1) < f(x_2) )(嚴格不等),則稱為嚴格單調遞增。

    例:線性函數 ( f(x) = 2x ) 是嚴格單調遞增函數。

  2. 單調遞減

    若對任意 ( x_1, x_2 in I ) 且 ( x_1 < x_2 ),均有 ( f(x_1) geq f(x_2) ),則稱 ( f(x) ) 在 ( I ) 上單調遞減(非嚴格遞減)。

    若滿足 ( f(x_1) > f(x_2) ),則為嚴格單調遞減。

    例:函數 ( f(x) = -x + 3 ) 是嚴格單調遞減函數。


二、漢語詞義與數學概念的關聯


三、性質與應用

  1. 可導函數的判定:

    若函數在區間内可導且導數 ( f'(x) geq 0 )(或 ( f'(x) leq 0 )),則其單調非減(或非增)。導數嚴格大于零時,函數嚴格單調遞增(參考《數學分析》教材)。

  2. 反函數存在性:

    嚴格單調函數在其定義域内存在反函數,且反函數具有相同單調性(如指數函數與對數函數互為反函數)。

  3. 優化與建模:

    在經濟學、工程學中,單調函數常用于描述成本-産量、壓力-體積等單向關聯關系,簡化模型分析(例:需求函數通常單調遞減)。


參考文獻

  1. 中國社會科學院語言研究所. 《現代漢語詞典》(第7版). 商務印書館, 2016.
  2. 華東師範大學數學系. 《數學分析》(上冊). 高等教育出版社, 2019.
  3. 劉玉琏, 傅沛仁. 《數學分析講義》. 高等教育出版社, 2003.
  4. Simon, C., & Blume, L. Mathematics for Economists. W. W. Norton, 1994.

網絡擴展解釋

單調函數是數學分析中的基礎概念,描述函數值隨自變量變化的一緻趨勢。具體分類和特點如下:


1.定義與分類


2.幾何意義


3.判定方法


4.重要性質


5.典型例子


應用場景

單調性常用于優化問題、方程求解(如單調性保證解的唯一性)以及經濟學中的需求函數分析。

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