Question: 请生成数学讲解视频:求 $f(x)=\log_{\frac{1}{2}}(x^2-4)$ 的单调递增区间,每一步都讲清楚,重点解释为什么定义域是关键,给出最终答案。选项 A$(0,+\infty)$ B$(-\infty,0)$ C$(2,+\infty)$ D$(-\infty,-2)$
1. **问题陈述**:求函数 $$f(x)=\log_{\frac{1}{2}}(x^2-4)$$ 的单调递增区间。
2. **定义域分析**:对数函数的定义域要求对数真数大于零,即
$$x^2 - 4 > 0$$
3. **解不等式**:
$$x^2 - 4 > 0 \Rightarrow (x-2)(x+2) > 0$$
根据一元二次不等式的性质,解集为
$$x < -2 \quad \text{或} \quad x > 2$$
这就是函数的定义域。
4. **底数性质**:底数为 $$\frac{1}{2}$$,满足 $$0 < \frac{1}{2} < 1$$,因此对数函数是单调递减的。
5. **求导分析单调性**:
函数导数为
$$f'(x) = \frac{d}{dx} \log_{\frac{1}{2}}(x^2 - 4) = \frac{1}{(x^2 - 4) \ln \frac{1}{2}} \cdot 2x$$
6. **符号分析**:
- 因为 $$\ln \frac{1}{2} < 0$$,
- $$x^2 - 4 > 0$$(定义域内),
所以分母为负。
7. **化简导数符号**:
$$f'(x) = \frac{2x}{(x^2 - 4) \ln \frac{1}{2}}$$
分母负,分子符号决定导数符号。
8. **导数符号判断**:
- 当 $$x > 0$$,分子 $$2x > 0$$,导数 $$f'(x) < 0$$,函数单调递减。
- 当 $$x < 0$$,分子 $$2x < 0$$,导数 $$f'(x) > 0$$,函数单调递增。
9. **结合定义域**:
定义域为 $$(-\infty, -2) \cup (2, +\infty)$$,
单调递增区间为定义域中 $$x < 0$$ 的部分,即 $$(-\infty, -2)$$。
10. **最终答案**:
函数 $$f(x)$$ 的单调递增区间是 $$(-\infty, -2)$$,对应选项 D。