sinx 也就是正弦函数,它是有界函数,但它不是在全体实数定义域上的单调函数,所以不能整体称作单调有界函数。很多同学容易把局部单调和全局单调混淆,sinx 在某一段区间里面可以保持单调递增或者单调递减,但是跨周期之后函数会反复升降,整体不存在统一的单调上升或者单调下降趋势,同时它的值始终落在负 1 到正 1 之间,满足有界这个条件。单调有界这个概念经常出现在极限章节,单调有界定理要求函数在指定区间内全程单调并且有界,判断的时候一定要看清楚题目有没有限定区间,如果题目给定特定区间,那 sinx 就可以在这个区间里面成为单调有界函数,如果定义域是全体实数,就不满足单调这个要求。
基础概念拆解
有界性判定
有界函数定义,存在固定常数 M,对定义域内所有 x,都满足绝对值 fx 小于等于 M。
对于 y 等于 sinx,不管 x 取任何实数,sinx 的值最大是 1,最小是负 1,也就是绝对值 sinx 小于等于 1,这里 M 取 1 就可以,所以 sinx 满足有界,属于有界函数。
单调性判定
全局单调性定义,在整个定义域全体实数上,如果 x1 小于 x2,永远都有 fx1 小于 fx2 就是单调递增,如果永远 fx1 大于 fx2 就是单调递减。
sinx 最小正周期是 2π,在一个周期里面既有上升段,又有下降段。
负二分之派加 2k 派 到 二分之派加 2k 派,单调递增
二分之派加 2k 派 到 二分之三派加 2k 派,单调递减
因为区间之间交替升降,所以在全体实数上,sinx 既不是全局单调递增,也不是全局单调递减。
分步判断流程
第一步 先明确题目给定的定义域,是全体实数还是指定区间,这是判断 sinx 是单调有界函数吗的首要前提。
第二步 验证有界性,检查函数值域,sinx 值域是负 1 到正 1,存在上下界,有界成立。
第三步 验证全局单调性,观察周期波动特征,函数周期性反复上升下降,不存在全程统一增减趋势,全局单调不成立。
第四步 区分局部区间情况,如果限定在比如负二分之派到二分之派这个区间,sinx 单调递增并且仍然有界,此时这个区间上 sinx 就是单调有界函数。
第五步 汇总判断,全体实数定义域下,sinx 只是有界函数,不是单调有界函数,限定区间才可以满足单调有界。
对比表格
| 判断维度 | 全体实数定义域 | 指定单调区间 |
|---|---|---|
| 有界性 | 满足 | 满足 |
| 单调性 | 不满足,周期升降交替 | 满足,单一增减趋势 |
| 是否属于单调有界函数 | 否 | 是 |
拓展关联知识点
单调有界定理,单调有界数列必有极限,这个定理经常和 sinx 结合出题,但是要注意 sinx 本身是周期震荡函数,当 x 趋向无穷的时候,sinx 没有极限,原因就是它虽然有界,但是不单调,一直在震荡,这也是高频考点。
补充区分,单调有界是两个条件同时成立,缺一不可,只满足有界,或者只满足局部单调,都不能直接判定为单调有界函数。
常见误区
误区一 只要函数有界,就叫做单调有界函数,这个是错误,单调和有界是两个独立条件,必须同时满足。
误区二 看到 sinx 在一段区间单调,就直接说 sinx 是单调有界函数,忽略定义域是全体实数这个前提。
误区三 把 sinx 和单调有界数列混淆,sinx 是连续函数,不是数列,定理应用场景不一样。
【常见问题】
问题 1 sinx 是单调有界函数吗 为什么有界但是不能整体单调
回答 1 sinx 是单调有界函数吗这个问题,核心原因是 sinx 是周期函数,在全体实数上反复上升下降,虽然值域固定在负 1 到正 1 满足有界,但是没有全局统一增减趋势,所以整体不是单调有界函数。
问题 2 如果限定区间,sinx 是单调有界函数吗
回答 2 如果限定在 sinx 的单调区间内,sinx 是单调有界函数吗答案就是肯定,在该区间 sinx 保持单调,同时依旧满足有界,两个条件同时成立。
问题 3 sinx 是单调有界函数吗 这个考点和单调有界定理有关系吗
回答 3 有关系,判断 sinx 是单调有界函数吗经常配套单调有界定理出题,因为 sinx 有界但不全局单调,所以 x 趋向无穷时 sinx 不存在极限。
问题 4 sinx 是单调有界函数吗 和 cosx 性质是否一致
回答 4 性质基本一致,cosx 同样是有界函数,全体实数定义域上周期震荡,不是全局单调,所以和 sinx 是单调有界函数吗的判断结论逻辑相同。
【免责申明】
本文内容仅用于高等数学学习参考,答题时务必留意题干给出的定义域区间,不同定义域下 sinx 是单调有界函数吗的结论会发生变化,本内容不替代专业教师授课讲解。


