单调性是一句关于差的话:f(x2)>f(x1)(x2>x1),或者 an+1>an。它描述的是相邻两个值谁高谁低,与这些值落在横轴上头还是下头毫无关系。
判别式检验:把整条图象上下平移——f(x)⇝f(x)−C,或 an⇝an−C。差 f(x2)−f(x1)、an+1−an 一个字都没变,单调性完全保留;可只要 C 取得够大,函数值就全掉到横轴下面去了。一个在平移下不变、一个在平移下必变的性质,不可能互相推出。
两个方向不对称
| 成立吗 | 为什么 |
|---|
| 递增 ⇒ 恒正 | 不成立 | 起点可以任意低;把图象整体下移即得反例 |
| 恒正 ⇒ 递增 | 不成立 | 恒正的东西照样可以上下起伏,如 f(x)=2+sinx |
两条都不成立,但错法不同:前者是「起点没锁住」,后者是「趋势没锁住」。
什么时候「递增」才真能给出「恒正」
只差一句话——把起点补上。
- 数列:{an} 递增且 a1>0 ⟹ 对一切 n 有 an>0。
- 函数(定义在 [m,+∞) 上):f 递增且 f(m)>0 ⟹ f 在该区间上恒正。
这句「起点补上」正是所有考法的落点:题目给你「递增」,你要的是「恒正」,中间缺的从来只是第一项/左端点的符号。反过来,如果题目给的是「恒正」,那么第一项的正性是白送的(取 n=1 即可),这也是为什么「恒正 ⇒ 递增」在附加条件下常常反而好证。
一个典型现场:等差数列的前 n 项和
设公差 d=0,Sn=na1+2n(n−1)d。把两个条件都解成对 (a1,d) 的不等式:
{Sn} 递增⟺d>0 且 a1>−d,对一切 n, Sn>0⟺d>0 且 a1>0.
后者是前者的真子集(d>0 时 −d<0)。注意这里「恒正 ⇒ 递增」反而成立——那不是通例,而是因为这一族被限死成了等差数列的前 n 项和:恒正逼出 d>0,把「趋势」也一并锁住了,上表第二行说的自由起伏在这族里根本做不到。真正照通例失效的是另一个方向,而且所有反例恰好铺满那条缝
−d<a1⩽0(d>0).
缝里随手取 a1=−1、d=2:an=2n−3,Sn=n2−2n,S1=−1<0,可 Sn+1−Sn=2n−1>0 一路递增。
稳妥做法
见到「递增/单调增」与「恒大于 0」出现在同一道题里,先分头把两个条件各自解干净,再比区域大小,不要在脑子里直接接。一句自检口诀:
单调性管趋势,正负管位置;要从趋势推位置,必须先钉住一个点。