《一次函数》典型例题解析与点评剖析

《一次函数》典型例题解析与点评一次函数是初中数学中应用广泛、内容丰富的课题之一，通过学习一次函数，可有助于构造方程、深入理解函数的变化，使以后的学习、研究更加方便．本专题的基本要求是会根据已知条件，利用待定系数法确定一次函数的解析式；能用一次函数解决实际问题；会画一次函数的图像，并掌握其性质，所以我们从一些基础问题、最值问题、一次函数的应用、动点问题和定点问题这几个方面来阐述．例题１已知直线l 1：y ＝－3x ＋4与直线l 2：y ＝13x ＋4相交于点A ，其中直线l 1与x 轴交于点C ，现沿着x 轴将直线l 1在x 轴以下的部分向上翻折到x 轴的上半部，翻折后与直线l 2交于点B ．(1)求射线l CB （不含端点）对应的函数解析式及定义域；(2)求点B 的坐标；(3)求△ABC 的面积．【解答】(1)由y ＝－3x ＋4知，C （43，0）．【技巧】题中所求交点坐标是利用两个函数的解析式联立方程组求解，这种情况在“正反比例”中已做强调．而求面积的题目一般是通过构造特殊的图形，或者利用割补法来求解． 另外，以下知识点在一些教材需等高中才能讲授，作为本书阅读者可提前了解． 已知两直线l 1：y ＝k 1x ＋b 1，l 2：y ＝k 2x ＋b 2．(1)若l 1∥l 2，则k 1＝k 2，或l 1、l 2两直线同时平行y 轴；反之亦然．(2)若l 1⊥l 2，则k 1×k 2＝－1，或l 1、l 2中一条直线斜率为0，一条直线斜率不存在（两直线分别为平行于x 轴，y 轴）；反之亦然．在本题中，l1、l2为互相垂直．例题2已知abc <0，a＋b＋c<0，且一次函数y＝b cxa a的图像经过第一、二、三象限．求证：(1)a>0，b>0，c<0；(2)当x>0时，y>1．【解答】【技巧】本题考查的是一次函数的图像，根据图像所经过的象限判断出斜率和截距的情况，即b ÷a>0，（－c）÷a>0；再结合不等式的性质，推出a、b、c的大小，从而得证．反过来根据x的取值范围，再利用函数图像也能求出y的取值范围．例题3如图所示，在直角坐标系内，一次函数y＝kx＋b(kb>0，b<0)的图像分别与x轴、y轴和直线x＝4相交于A、B、C三点，直线x＝4与x轴交于点D，四边形OBCD的面积是10，若点A的横坐标是－0.5，求这个一次函数的解析式．【解答】【技巧】本题利用待定系数法和面积法构造二元一次方程组求解．要求一次函数的解析式，必须已知两个点，而本题只给出一个点的坐标，因此要从面积着手找出k与b之间的另一个关系．通过本题，可知解题还须熟记以下基本公式．(1)l ：y ＝kx ＋b 与x 轴的交点为(－b k，0），与y 轴的交点为(0，b)； (2)l 与x 轴、y 轴所围成的三角形面积为22b k． 例题４如图所示，在直角坐标平面内，函数y ＝m x(x>0，m 是常数)的图像经过点A(1，4)，B(a ，b)，其 中，过点A 作x 轴垂线，垂足为C ，过点B 作y 轴垂线，垂足为D ，连接AD 、DC 、CB ．(1)若△ABD 的面积为4，求点B 的坐标；(2)求证：DC 平行于AB ；(3)当AD ＝BC 时，求直线AB 的函数解析式．【解答】(1)将点A 代入y ＝m x得：m ＝4，所以y ＝4x ． 由△ABD 的面积为4，点B(a ，b)代入函数解析式得方程组：【技巧】注意斜率公式：k 1212y y x x -=-；两点间距离公式：d用待定系数法求出反比例函数关系式，然后通过已知条件的面积以及关于点B 的函数关系式找到两个等量关系，再构造方程组从而解出点B 的坐标，求证DC 与AB 的平行，由于在直角坐标系中本题完全可撇除通过平行的判定来证明，这里我们从直线的斜率上判断，原因在题1的技巧贴士中已经给出．第(3)问求函数关系式，选择待定系数法，通过AD ＝BC ，在直角坐标系中构造直角三角形，通过求边的长度找到等量关系．【点评】几何问题是一次函数中常见的题型，它经常以一次函数的翻折旋转、一次函数的性质定义、由面积求一次函数解析式等形式出现．在解题之前要熟记一次函数的定义、性质、特点等基本知识，特别是类似一次函数斜率k ≠0等问题．对于翻折旋转问题，还请了解以下内容．正因为如此，题1中l 1：y ＝－3x ＋4关于x 轴对称可直接表达为－y ＝－3x ＋4，当然也可以取l 1上一点（2，－2），则该点关于x 轴的对称点为(2，2)，求出经点C （43，0）与(2，2)的解析式即l BC ．这种“取点”方法间接解决了函数y ＝f(x)关于某点对称的函数y ＝g(x)的求法，即取y ＝f(x)上的一些点，这些点的对称点比较容易求出，并且这些点都在y ＝g(x)上，有了这些点，利用“待定系数法”等技巧可以表达出y ＝g(x)．对于面积问题，通过题1、题3、题4的讲解我们知道，在一次函数中，要么用割补法，如题1，要么数形结合，直接用公式，如题4，以BD 为底，△ABD 的高为4－b ．例题5已知f(x)是一次函数．(1)若f[f(x ＋1)]＝4x ＋7，求函数f(x)的表达式；(2)若f(1)＝1，且f[(2)]＝2×4b k，求函数f(x)的表达式． 【解答】【技巧】首先设一次函数表达式为f(x)＝kx ＋b(k ≠0)，比较左右两边的系数构造方程组求解，先设出一次函数的表达式，通过两次代换得到一个新的函数，再利用两边对应项系数相等构造出方程组，从而解出k 和b 的值，如对于f(f(x))，现标记为f 1(f 2(x))，先计算出f 2(x)，再将f 2(x)视为一个整体代入f 1(x)．例题６在直角坐标系xOy ，x 轴上的动点M(x ，0)到定点P(5，5)，Q(2，1)的距离分别为MP 和MQ ，那么当MP ＋MQ 取最小值时，求点M 的横坐标．【解答】如图所示，作点Q 关于x 轴的对称点Q'（2，－1）．设直线PQ'的解析式为y ＝kx ＋b ，将点P(5，5)，Q'（2，－1）代入解析式得5512k b k b =+⎧⎨-=+⎩，解得k ＝2，b ＝－5，则直线 PQ'的解析式为y ＝2x －5．令y ＝0，则x ＝2.5即为所求．下面证明点M(2.5，0)使MP ＋MQ 取最小值．在x 轴上任取点M ，连接MP 、MQ 、PQ'．因为点Q 关于x 轴的对称点为Q'，所以x 轴为线段QQ'的垂直平分线．由此可得MQ ＝MQ'，因为MP ＋MQ'≥PQ'，两点间距离线段最短，所以MP ＋MQ 的最小值即MP ＋MQ'的最小值为PQ'．则PQ'与x 轴的交点即为所求点M ．【技巧】本题关键在于将问题转换为求两定点距离之和的最小值，即利用“两点之间线段最短”，由于点P 、点Q 分布在x 轴的同侧，所以利用对称的知识首先将其中一点Q 找到它的对称点Q'，因为M 点在x 轴上，那么我们可以理解其为直线PQ'与x 轴的交点．还请注意，找到了M 点，还需证明M 使MP ＋MQ 取最小值，因此本题分两步：首先找出M ，接着证明M 即为所求．例题７设f(x)＝mx ＋1m（1－x ），其中m>0，记f(x)在0≤x ≤1的最小值为g(m)，求g(m)及其最大值，并作y ＝g(m)的图像．【解答】所以g(m)在0<m≤1上为递增函数，g(m)在m≥1上为递减函数．故g(x)max＝g(1)＝1．【技巧】本题主要运用分类讨论的思想．先将f(x)整理成一次函数的常规形式，因x的系数是字母，不知道它的正负情况，因此要进行分类讨论．例题8某汽车出租公司要购买轿车和面包车共10辆，其中轿车至少要购买3辆，轿车每辆7万元，面包车每辆4万元，公司可投入的购车款不超过55万元．(1)符合公司要求的购买方案有几种？请说明理由．(2)如每辆轿车的日租金为200元，每辆面包车的日租金为110元，假设新购买的这10辆车每日都可租出，要使这10辆车的日租金不低于1500元，应选择以上哪种购买方案？【解答】(1)设要购买x辆轿车，那么面包车要购买(10－x)辆，由题意得7x＋4(10－x)≤55，解得x≤5．因为x≥3，则x＝3，4，5．所以购买方案有三种：①轿车3辆，面包车7辆；②轿车4辆，面包车6辆；③轿车5辆，面包车5辆．(2)方案①的日租金为：3×200＋7×110＝1370（元）；方案②的日租金为：4×200＋6×110＝1460(元)；方案③的日租金为：5×200＋5×110＝1550(元)．为保证日租金不低于1500元，应选方案③，【技巧】解决本题的关键是要抓住题目中的关键词语“不超过”，“有几种方案”．首先根据已知条件列出不等式7x＋4(10－x)≤55，并且要注意的是，本题为应用题，所以x的取值应该是正整数．结合实际意义找出相对应的解，确定出三种方案，再对各种方案求出各种租金进行比较．例题9已知某服装厂现有A种布料70米，B种布料52米，现计划用这两种布料生产M、N 两种型号的时装共80套．已知做M型号的时装需用A种布料1.1米，B种布料0.4米，可获利50元；做一套N型号的时装需用A种布料0.6米，B种布料0.9米，可获利45元．设生产M型号的时装x套，用这批布料生产两种型号的时装所获得的总利润为y元．(1)求y（元）与x（套）的函数关系式，并求出自变量的取值范围；(2)当M型号的时装为多少套时，能使该厂获利润最大？最大利润是多少？【解答】(1)由题意得：y＝50x＋45(80－x)＝5x＋3600．因为两种型号的时装共用A 种布料70米，B 种布料52米，则有()()70 1.10.680,520.40.980,x x x x ⎧≥+-⎪⎨≥+-⎪⎩解得40≤x ≤44， 因x 为整数，所以x ＝40，41，42，43，44．所以y 与x 的函数关系式是y ＝5x ＋3600(x ＝40，41，42，43，44)．(2)因为5>0，所以y 随x 的增大而增大，所以当x ＝44时，y max ＝3820，即生产M 型号的时装44套时，该厂利润最大，最大利润是3820元．【技巧】(1)求解自变量的取值范围的时候，我们要运用到题设中所给的条件“两种型号的时装共用A 种布料70米，B 种布料52米”，确定出两个不等关系，找出相应的范围，注意不等式是可以取得等号的．(2)通过5种方案分别计算求出利润并比较找出最大值，我们发现利润y 与x 的函数关系为y ＝5x ＋3600(x ＝40，41，42，43，44)，y 随x 的增大而增大，因此x 取最大值的时候可以得到y max ＝3820．【点评】以上5题主要涉及函数的迭代问题、最值问题和实际应用问题．迭代问题，就是将里面的函数看成一个整体代入外面的函数中，从内到外，逐层推算．这就要考同学们对函数定义的理解了，将外面函数中的x 用里面函数的函数值代替再运算就可以了．再次强调对于f(f(x))的计算，现标记为f 1(f 2(x))，先计算出f 2(x)，再将f 2(x)视为一个整体代入f 1(x)，同理，f 1(f 2(f 3(x)))也是如此，从内到外，先算f 3，再将f 3作为整体代入计算f 2，最后将f 2作为整体代人f 1．最值问题分为两个方面，一个是两点间线段最短．另一个是分段函数，需要进行分类讨论，分析函数增减性，画出函数图像，得到在定义域中函数值取到的最大值或最小值． 题6的做法在专题6中还会出现，至于题7的最值则要在确定g(m)的基础上才能确定．对于题6，请千万牢记，本题要有两个步骤：首先找出M ，接着证明M 即为所求，第一个步骤是确定存在性，到底有没有满足条件的M 点，第二步则是证明唯一性．而实际应用问题，如题8和题9，这两题是一次函数与不等式相结合的应用问题．首先根据题目中的条件确定出不等关系，找出相应的自变量的范围，确定出几种方案，再对各种方案求出因变量进行比较，得出最佳方案．例题10 如图所示，在平面直角坐标系中，已知OA ＝12cm ，OB ＝6cm ．点P 从点O 开始沿OA 边向点A 以1cm/s 的速度移动；点Q 从点B 开始沿BO 边向点O 以1cm/s 的速度移动．如果点P 、点Q 同时出发，用t （秒）表示移动的时间(0≤t ≤6)，则：(1)设△POQ 的面积为y ，求y 关于t 的函数解析式；(2)当△POQ 的面积最大时，将△POQ 沿直线PQ 翻折后得到△PCQ ，试判断点C 是否落在直线AB 上，并说明理由．【解答】(1)由题意得，BQ ＝t ＝OP ，CQ＝6－t，所以y＝－12t2＋3t(0≤t≤6)．(2)已知坐标A(12，0)，B(0，6)，所以直线AB为y＝－12x＋6．由(1)得，当y取最大值时，t＝3，所以CQ＝3，OP＝3，即△POQ是等腰直角三角形．将△POQ沿直线PQ翻折，可得到边长为3的正方形OPCQ，得点C坐标(3，3)，代入y＝－12x＋6不成立，即点C没有落在直线AB上，【技巧】本题是一个动点问题．(1)要求y关于t的函数解析式，只要求出OQ、OP的长度（包含未知数t）即可；(2)先求出当△POQ的面积最大时t的值，从而求得OQ＝3和OP＝3，然后不难求出C点的坐标是(3，3)，代入一次函数y＝－12x＋6即可．例题11已知函数f(x)＝(m－2)x＋2m－3．(1)求证：无论m取何实数，这些函数的图像恒过某一定点．(2)当x在[1，2]内变化时，y在[4，5]内变化，求实数m的值．【解答】(1)令y＝f(x)＝(m－2)x＋2m－3，则有(x＋2)m－2x－3－y＝0．【技巧】本题是一个定点问题．(1)由“无论m取何实数时，这些函数的图像恒过某一定点”可知，这个定点与m的取值无关．所以只需变换一次函数解析式，把含有m的项合并，转换成a．m＝b，其中a＝0，b＝0即可．(2)对f(x)＝(m－2)x＋2m－3，还需讨论m－2的取值范围，确定一次函数是增函数还是减函数后，方可利用题设所给出的x、y范围的端点值代入一次函数的解析式，最终求得m．【点评】动点问题与定点问题是一次函数实际运用中最多也是最实用的两类问题，动点问题就是指题设图形中存在一个或多个动点，它们在线段、射线或弧线上运动的一类开放性题目．解决这类问题的关键是动中求静，灵活运用有关数学知识解决问题．其中数形结合是解决动点问题最主要的方法，在变化中找到不变的性质是解决数学“动点”探究题的基本思路，这也是动态几何数学问题中最核心的数学本质．例如题10，其特点是有两个动点P 、Q ，而且它们分别在两条不同的射线上运动，解答问题的关键是认为点P 、Q 是“静止”的，不要被“运动”二字所迷惑，只要将△POQ 的面积表达出来即可． 要求面积最大，可利用配方法，即()2211933222y t t t =-+=--+，确定了点P 、Q 的坐标后进一步求出点C 的坐标．对于题10，再做以下几点说明，这些规律对于解题很有帮助，所以请牢记！(1)求最值问题，可能会涉及一元二次方程中的“配方法”（专题2中已作说明）以及函数的性质问题（如题7的分段函数）．(2)在最值的情况下，题中所形成的图形往往是“特殊”的（如题11中等腰直角三角形POQ ，专题3题8技巧贴士中所提及的正方形）．(3)本题也属于翻折情况．将本问题引申：若三角形POQ 是任意三角形（不一定是直角三角形），那经翻折后，C 点何时在直线AB 上呢？翻折的详细情况可见专题7中的“思维点评”．至于“定点问题”，这是在运动变化中寻找不变量的另外一个类型，这类问题常常会用到特殊与一般的数学思想，定点问题是数学思想与数学知识紧密结合的一类综合性试题，是中考考查能力的热点题型之一，定点问题一般分为两类：一类是直线过定点问题．如题11的第一个问题，具体解法技巧贴士中已给出；另一类是函数图像过定点问题，这类问题目前所学知识还未涉及，将在9年级“二次函数”专题中涉及．。