题目
6、求函数 (x)=dfrac (x)({x)^2+1} 的单调区间和极值.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查利用导数求函数的单调区间和极值,涉及分式函数的求导、导数的符号分析以及极值的判定。
解题核心思路:
- 求导:使用商的求导法则求出函数$f(x)$的导数$f'(x)$。
- 求临界点:解方程$f'(x)=0$,找到可能的极值点。
- 分析导数符号:通过数轴分段讨论导数的正负,确定函数的单调区间。
- 判断极值:根据导数在临界点附近的符号变化,确定极大值或极小值。
破题关键点:
- 正确求导:注意分母平方的处理和分子化简。
- 临界点分析:明确$x=1$和$x=-1$是分界点。
- 符号变化判断:通过测试点确定导数在各区间的符号,进而得出单调性和极值。
步骤1:求导数
函数$f(x)=\dfrac{x}{x^2+1}$,根据商的求导法则:
$f'(x) = \frac{(x)'(x^2+1) - x(x^2+1)'}{(x^2+1)^2} = \frac{1 \cdot (x^2+1) - x \cdot 2x}{(x^2+1)^2} = \frac{1 - x^2}{(x^2+1)^2}.$
步骤2:求临界点
令$f'(x)=0$,即$\frac{1 - x^2}{(x^2+1)^2}=0$,解得分子为零:
$1 - x^2 = 0 \quad \Rightarrow \quad x = \pm 1.$
步骤3:分析导数符号
将数轴分为三个区间,取测试点分析:
- 区间$(-\infty, -1)$:取$x=-2$,$f'(-2)=\frac{1 - (-2)^2}{((-2)^2+1)^2} = \frac{-3}{25} < 0$,函数单调递减。
- 区间$(-1, 1)$:取$x=0$,$f'(0)=\frac{1 - 0}{(0+1)^2} = 1 > 0$,函数单调递增。
- 区间$(1, +\infty)$:取$x=2$,$f'(2)=\frac{1 - 2^2}{(2^2+1)^2} = \frac{-3}{25} < 0$,函数单调递减。
步骤4:判断极值
- $x=-1$:导数由负变正,此处为极小值点,$f(-1) = \dfrac{-1}{(-1)^2+1} = -\dfrac{1}{2}$。
- $x=1$:导数由正变负,此处为极大值点,$f(1) = \dfrac{1}{1^2+1} = \dfrac{1}{2}$。