格物学 第一章 空间向量与立体几何1.3 空间向量及其运算的坐标表示

空间直角坐标系-1.3 空间向量及其运算的坐标表示知识点月考基础自测题答案-青海省等高一数学选择必修,平均正确率100.0%

2025-06-17
空间直角坐标系-1.3 空间向量及其运算的坐标表示知识点月考基础自测题答案-青海省等高一数学选择必修,平均正确率100.0%

题目解析:

设函数 $$f(x) = \sqrt{x^2 + 1} - x$$,求其在区间 $$[0, +\infty)$$ 上的单调性。

步骤 1:求导数

首先计算 $$f(x)$$ 的导数 $$f'(x)$$:

$$f(x) = \sqrt{x^2 + 1} - x$$

导数为:

$$f'(x) = \frac{d}{dx} \left( \sqrt{x^2 + 1} \right) - \frac{d}{dx}(x)$$

利用链式法则,第一部分导数为:

$$\frac{d}{dx} \left( \sqrt{x^2 + 1} \right) = \frac{1}{2\sqrt{x^2 + 1}} \cdot 2x = \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}}$$

第二部分导数为:

$$\frac{d}{dx}(x) = 1$$

因此:

$$f'(x) = \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} - 1$$

步骤 2:分析导数的符号

为了判断 $$f(x)$$ 的单调性,需要分析 $$f'(x)$$ 的符号:

$$f'(x) = \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}} - 1$$

将两项通分:

$$f'(x) = \frac{x - \sqrt{x^2 + 1}}{\sqrt{x^2 + 1}}$$

由于分母 $$\sqrt{x^2 + 1} > 0$$ 恒成立,只需分析分子 $$x - \sqrt{x^2 + 1}$$ 的符号。

比较 $$x$$ 和 $$\sqrt{x^2 + 1}$$ 的大小:

对于 $$x \geq 0$$,显然有 $$\sqrt{x^2 + 1} > \sqrt{x^2} = |x| = x$$,因此:

$$x - \sqrt{x^2 + 1} < 0$$

从而:

$$f'(x) = \frac{x - \sqrt{x^2 + 1}}{\sqrt{x^2 + 1}} < 0$$

步骤 3:结论

由于 $$f'(x) < 0$$ 在区间 $$[0, +\infty)$$ 上恒成立,因此 $$f(x)$$ 在该区间上单调递减。

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