
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)。
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:
設函數 ( f(x) ) 在區間 ( I ) 上有定義:
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。
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。
在《現代漢語詞典》中,“單調”指“簡單重複而缺乏變化”。數學術語借用了這一含義,強調函數圖像要麼持續上升、要麼持續下降,無局部起伏(如振蕩或極值點),符合“變化模式單一”的描述。
通過“單調性”将日常語言中“缺乏變化”的模糊表述,轉化為精确的數學關系(自變量與函數值的序關系一緻性),體現了數學概念的嚴謹性。
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)。
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)。
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
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:
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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