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一次函式

(2019-10-24 07:44:20) 百科综合
一次函式

一次函式

一次函式是函式中的一种,一般形如y=kx+b(k,b是常数,k≠0),其中x是自变数,y是因变数。特别地,当b=0时,y=kx(k为常数,k≠0),y叫做x的正比例函式(direct proportion function)。

一次函式及其图象是国中代数的重要内容,也是高中解析几何的基石,更是中考的重点考查内容。

基本介绍

  • 中文名:一次函式
  • 外文名:Linear function
  • 表达式:y=kx+b(k,b为常数,且k≠0)
  • 提出者:莱布尼茨
  • 套用学科:数学、科学、物理;
  • 适用领域範围:计算机、数学;

函式由来

“函式”一词最初是由德国的数学家莱布尼茨在17世纪首先採用的,当时莱布尼茨用“函式”这一词来表示变数x的幂,即x2,x3,….接下来莱布尼茨又将“函式”这一词用来表示曲线上的横坐标、纵坐标、切线的长度、垂线的长度等等所有与曲线上的点有关的变数,就这样“函式”这词逐渐盛行。
在中国,古时候的人将“函”字与“含”字通用,都有着“包含”的意思,清代数学家、天文学家、翻译家和教育家,近代科学的先驱者李善兰给出的定义是:“凡式中含天,为天之函式。”中国的古代人还用“天、地、人、物”4个字来表示4个不同的未知数或变数,显然,在李善兰的这个定义中的含义就是“凡是公式中含有变数x,则该式子叫做x的函式。”这样,在中国“函式”是指公式里含有变数的意思。
瑞士数学家雅克·柏努意给出了和莱布尼茨相同的函式定义。1718年,雅克·柏努意的弟弟约翰·柏努意给出了函式了如下的函式定义:由任一变数和常数的任意形式所构成的量叫做这一变数的函式.换句话说,由x和常量所构成的任一式子都可称之为关于x的函式。
1775年,欧拉把函式定义为:“如果某些变数:以某一种方式依赖于另一些变数.即当后面这些变数变化时,前面这些变数也随着变化,我们把前面的变数称为后面变数的函式。”由此可以看到,由莱布尼兹到欧拉所引入的函式概念,都还是和解析表达式、曲线表达式等概念纠缠在一起。
首屈一指的法国数学家柯西引入了新的函式定义:“在某些变数间存在着一定的关係,当一经给定其中某一变数的值,其它变数的值也可随之而确定时,则将最初的变数称之为‘自变数’,其它各变数则称为“函式”。在柯西的定义中,首先出现了“自变数”一词。
1834年,俄国数学家罗巴契夫斯基进一步提出函式的定义:“x的函式是这样的一个数,它对于每一个x都有确定的值,并且随着x一起变化。函式值可以由解析式给出,也可以由一个条件给出,这个条件提供了一种寻求全部对应值的方法.函式的这种依赖关係可以存在,但仍然是未知的”.这个定义指出了对应关係。即条件的必要性,利用这个关係以求出每一个x的对应值。
1837年德国数学家狄里克雷认为怎样去建立x与y之间的对应关係是无关紧要的,所以他的定义是:“如果对于x的每一个值,y总有一个完全确定的值与之对应,则y是x的函式。”
德国数学家黎曼引入了函式的新定义:“对于x的每一个值,y总有完全确定了的值与之对应,而不拘建立x,y之间的对应方法如何,均将y称为x的函式。”
上面函式概念的演变,我们可以知道,函式的定义必须抓住函式的本质属性,变数y称为x的函式,只须有一个法则存在,使得这个函式取值範围中的每一个值,有一个确定的y值和它对应就行了,不管这个法则是公式或图象或表格或其他形式。
由此,就有了我们课本上的函式的定义:一般地,在一个变化过程中,如果有两个变数x与y,并且对于x的每一个确定的值,y都有惟一确定的值与其对应,那幺我们就说x是自变数,y是x的函式。

表示方法

一次函式表示方法一次函式表示方法
一次函式有三种表示方法,如下:
1、解析式法
用含自变数x的式子表示函式的方法叫做解析式法。
2、列表法
把一系列x的值对应的函式值y列成一个表来表示的函式关係的方法叫做列表法。
3、图像法
用图象来表示函式关係的方法叫做图象法。

解析式

一次函式的解析式为:
其中m是斜率,不能为0;x表示自变数,b表示y轴截距。且m和b均为常数。先设出函式解析式,再根据条件确定解析式中未知的斜率,从而得出解析式。该解析式类似于直线方程中的斜截式。

基本性质

函式性质

1、y的变化值与对应的x的变化值成正比例,比值为k。
即:y=kx+b(k≠0)(k不等于0,且k,b为常数)。
2、当x=0时,b为函式在y轴上的交点,坐标为(0,b)。
当y=0时,该函式图象在x轴上的交点坐标为(-b/k,0)。
3、k为一次函式y=kx+b的斜率,k=tanθ(角θ为一次函式图象与x轴正方向夹角,θ≠90°)。
4、当b=0时(即y=kx),一次函式图象变为正比例函式,正比例函式是特殊的一次函式。
5、函式图象性质:当k相同,且b不相等,图像平行;
当k不同,且b相等,图象相交于Y轴;
当k互为负倒数时,两直线垂直。
6、平移时:上加下减在末尾,左加右减在中间。
性质性质

图像性质

1、作法与图形:通过如下3个步骤:
(1)列表:每确定自变数x的一个值,求出因变数y的一个值,并列表;
(2)描点:一般取两个点,根据“两点确定一条直线”的道理,即在直角坐标系中,以自变数的值为横坐标,相应的函式值为纵坐标,描出表格中数值对应的各点。
一般地,y=kx+b(k≠0)的图象过(0,b)和(-b/k,0)两点即可画出。
正比例函式y=kx(k≠0)的图象是过坐标原点的一条直线,一般取(0,0)和(1,k)两点画出。
(3)连线:可以作出一次函式的图象——一条直线。因此,作一次函式的图象只需知道2点,并连成直线即可。
2、性质:(1)在一次函式上的任意一点P(x,y),都满足等式:y=kx+b(k≠0)。(2)一次函式与y轴交点的坐标总是(0,b),与x轴总是交于(,0)正比例函式的图象都是过原点。
3、函式不是数,它是指某一变化过程中两个变数之间的关係。
4、k,b与函式图象所在象限
y=kx时(即b等于0,y与x成正比,此时的图象是一条经过原点的直线)
当k>0时,直线必通过一、三象限,y随x的增大而增大;
当k<0时,直线必通过二、四象限,y随x的增大而减小。
y=kx+b(k,b为常数,k≠0)时:
当k>0,b>0,这时此函式的图象经过一,二,三象限;
当k>0,b<0,这时此函式的图象经过一,三,四象限;
当k<0,b>0,这时此函式的图象经过一,二,四象限;
当k<0,b<0,这时此函式的图象经过二,三,四象限。
当b>0时,直线必通过一、二象限;
当b<0时,直线必通过三、四象限。
特别地,当b=0时,直线通过原点O(0,0)表示的是正比例函式的图象。
这时,当k>0时,直线只通过一、三象限,不会通过二、四象限。当k<0时,直线只通过二、四象限,不会通过一、三象限。
5、特殊位置关係
平面直角坐标系中两直线平行时,其函式解析式中K值(即一次项係数)相等。
当平面直角坐标系中两直线垂直时,其函式解析式中K值的乘积为-1。
6、直线y=kx+b的图象和性质与k、b的关係如下表所示:
k>0,b>0:经过第一、二、三象限
k>0,b<0:经过第一、三、四象限
k>0,b=0:经过第一、三象限(经过原点)
结论:k>0时,图象从左到右上升,y随x的增大而增大。
k<0,b>0:经过第一、二、四象限
k<0,b<0:经过第二、三、四象限
k<0,b=0:经过第二、四象限(经过原点)
结论:k<0时,图象从左到右下降,y随x的增大而减小。
7、将函式向上平移n格,函式解析式为y=kx+b+n,将函式向下平移n格,函式解析式为y=kx+b-n,将函式向左平移n格,函式解析式为y=k(x+n)+b,将函式向右平移n格,函式解析式为y=k(x-n)+b。

位置关係

当平面直角坐标系中两直线平行时,其函式解析式中k的值(即一次项係数)相等;
当平面直角坐标系中两直线垂直时,其一次函式斜率的乘积=-1。
关于平面直角坐标系中两直线垂直时,其函式解析式中K值互为相反数的证明:
如图,这2个函式互相垂直,但若直接证明,存在困难,不易理解,如果平移平面直角坐标系,使这2个函式的交点交于原点,就会更简单。就像这一样,可以设这2个函式的表达式分别为;
y=ax,y=bx。
在x正半轴上取一点(z,0)(便于计算),做与y轴平行的直线,如图,可知OC=z,AC=a*z,BC=b*z,由勾股定理可得:
OA=√z^2+(a*z)^2
OB=√z^2+(b*z)^2
又有OA^2+OB^2=AB^2,得
z^2+(az)^2+z^2+(bz)^2=(az-bz)^2(因为b小于0,故为az-bz)化简得:
z^2+a^2*z^2+z^2+b^2*z^2=a^2*z^2-2ab*z^2+b^2*z^2
2z^2=-2ab*z^2
ab=-1
即k=-1
所以两个K值的乘积为-1。
注意:与y轴平行的直线没有函式解析式,与x轴平行的直线的解析式为常函式,故上述性质中这两种直线除外。
两一次函式平行两一次函式平行
两一次函式垂直两一次函式垂直

学习方法

知识要点

1、要理解函式的意义。
2、联繫实际对函式图象的理解。
3、随图象理解数字的变化而变化。

误区提醒

1、对一次函式概念理解有误,漏掉一次项係数不为0这一限制条件;
2、对一次函式图象和性质存在思维误区;
3、忽略一次函式自变数取值範围;(有时x∈Z,其图象表现为非连续性的点的集合)
4.对于一次函式中,把自变数认为不能等于零。

和方程的异同

1、一次函式和一元一次方程有相似的表达形式。
2、一次函式表示的是一对(x,y)之间的关係,它有无数对解;一元一次方程表示的是未知数x的值,最多只有1个值。
3、一次函式与x轴交点的横坐标就是相应的一元一次方程的根。

和不等式关係

从函式的角度看,解不等式的方法就是寻求使一次函式y=kx+b的值大于(或小于)0的自变数x的取值範围的一个过程;
从函式图象的角度看,就是确定直线y=kx+b在x轴上(或下)方部分所有的点的横坐标所构成的集合。
对应一次函式y=kx+b,它与x轴交点为(-b/k,0)。
当k>0时,不等式kx+b>0的解为:x>-b/k,不等式kx+b<0的解为:x<-b/k;
当k<0的解为:不等式kx+b>0的解为:x<-b/k,不等式kx+b<0的解为:x>-b/k。

函式套用

概括整合

(1)简单的一次函式问题:①建立函式模型的方法;②分段函式思想的套用。
(2)理清题意是採用分段函式解决问题的关键。

常用公式

1、求函式图象的k值:(y1-y2)/(x1-x2),即k=tanα(α为直线与x轴正方向的夹角)
2、求与x轴平行线段的中点:(x1+x2)/2
3、求与y轴平行线段的中点:(y1+y2)/2
4、求任意线段的长:√[(x1-x22+(y1-y22]
5、求两个一次函式式图像交点坐标:解两函式式
两个一次函式y1=k1x+b1,y2=k2x+b2,令y1=y2,得k1x+b1=k2x+b2。将解得的x=x0值代回y1=k1x+b1,y2=k2x+b2两式的任一式,得到y=y0,则(x0,y0)即为y1=k1x+b1与y2=k2x+b2之交点坐标。
6、求任意2点所连线段的中点坐标:((x1+x2)/2,(y1+y2)/2)
7、求任意2点的连线的一次函式解析式:(x-x1)/(x1-x2)=(y-y1)/(y1-y2)(若分母为0,则分子为0)
(x,y)的正负性为+,+(正,正)时该点在第一象限
(x,y)的正负性为-,+(负,正)时该点在第二象限
(x,y)的正负性为-,-(负,负)时该点在第三象限
(x,y)的正负性为+,-(正,负)时该点在第四象限
8、若两条直线y1=k1x+b1,y2=k2x+b2互相平行,则k1=k2,b1≠b2
9、如两条直线y1=k1x+b1,y2=k2x+b2互相垂直,则k1×k2=-1
10、设原直线为y=f(x)=kx+b
y=f(x-n)=k(x-n)+b就是直线向右平移n个单位
y=f(x+n)=k(x+n)+b就是直线向左平移n个单位
y=f(x)+n=kx+b+n就是向上平移n个单位
y=f(x)-n=kx+b-n就是向下平移n个单位
口诀:左加右减相对于X,上加下减相对于b。
11、直线y=kx+b与x轴的交点:(-b/k,0),与y轴的交点:(0,b)

生活中的套用

1、当时间t一定,距离s是速度v的一次函式。s=vt。
2、如果水池抽水速度f一定,水池里水量g是抽水时间t的一次函式。设水池中原有水量S。g=S-ft。
3、当弹簧原长度b(未挂重物时的长度)一定时,弹簧挂重物后的长度y是重物重量x的一次函式,即y=kx+b(k为任意正数)。

常见题型

常见题型一次函式及其图象是国中代数的重要内容,也是高中解析几何的基石,更是中考的重点考查内容。
其中求一次函式解析式就是一类常见题型。现以部分中考题为例介绍几种求一次函式解析式的常见题型。希望对大家的学习有所帮助。
一、定义型
例1、已知函式是一次函式,求其解析式。
解:由一次函式定已知
,故一次函式的解析式为y=-6x+3。
注意:利用定义求一次函式y=kx+b解析式时,要保证k≠0。如本例中应保证m-3≠0。
二、点斜型
例2、已知一次函式y=kx-3的图象过点(2,-1),求这个函式的解析式。
解:一次函式的图象过点(2,-1),,即k=1。故这个一次函式的解析式为y=x-3。
变式问法:已知一次函式y=kx-3,当x=2时,y=-1时,求这个函式的解析式。
三、两点型
例3、已知某个一次函式的图象与x轴、y轴的交点坐标分别是(-2,0)、(0,4),则这个函式的解析式为_____。
解:设一次函式解析式为y=kx+b
由题意得,
故这个一次函式的解析式为y=2x+4。
四、图像型
图1图1
例4、已知某个一次函式的图象如图1所示,则该函式的解析式为__________。
解:设一次函式解析式为y=kx+b由图可知一次函式的图象过点(1,0)、(0,2)有
所以k=-2
b=2
故这个一次函式的解析式为y=-2x+2。
五.斜截型
例5、已知直线y=kx+b与直线y=-2x平行,且在y轴上的截距为2,则直线的解析式为___________。
解析:两条直线;。当k1=k2,b1≠b2时,
直线y=kx+b与直线y=-2x平行,。又直线y=kx+b在y轴上的截距为2,故直线的解析式为y=-2x+2或y=-2x-2。
六.平移型
例6、把直线y=2x+1向下平移2个单位得到的图象解析式为___________。
解析:设函式解析式为y=kx+b,直线y=2x+1向下平移2个单位得到的直线y=kx+b与直线y=2x+1平行
直线y=kx+b在y轴上的截距为b=1-2=-1。
七、实际套用型
例7、某油箱中存油20升,油从管道中匀速流出,流速为0.2升/分钟,则油箱中剩油量Q(升)与流出时间t(分钟)的函式关係式为___________。
解:由题意得Q=20-0.2t,即Q=-0.2t+20
故所求函式的解析式为Q=-0.2t+20()
注意:求实际套用型问题的函式关係式要写出自变数的取值範围,别忘了考虑变数存在等于0的情况。
八、面积型
例8、已知直线y=kx-4与两坐标轴所围成的三角形面积等于4,则直线解析式为__________。
解:易求得直线与x轴交点为,所以
,所以|k|=2,即
故直线解析式为y=2x-4或y=-2x-4。
九、对称型
若直线与直线y=kx+b关于
(1)x轴对称,则直线的解析式为y=-kx-b;
(2)y轴对称,则直线的解析式为y=-kx+b;
(3)直线y=x对称,则直线的解析式为;
(4)直线y=-x对称,则直线的解析式为;
(5)原点对称,则直线的解析式为y=kx-b。
例9、若直线l与直线y=2x-1关于y轴对称,则直线l的解析式为____________。
解:由(2)得直线l的解析式为y=-2x-1。
十、开放型
例10、已知函式的图象过点A(1,4),B(2,2)两点,请写出满足上述条件的两个不同的函式解析式,并简要说明解答过程。
解:
(1)若经过A、B两点的函式图象是直线,由两点式易得y=-2x+6
(2)由于A、B两点的横、纵坐标的积都等于4,所以经过A、B两点的函式图象还可以是双曲线。
十一、几何型
例11、如图2,在平面直角坐标系中,A、B是x轴上的两点,以AO、BO为直径的半圆分别交AC、BC于E、F两点,若C点的坐标为(0,3)。(1)求图象过A、B、C三点的二次函式的解析式,并求其对称轴;(2)求图象过点E、F的一次函式的解析式。
解:(1)由直角三角形的知识易得点A(-3√3,0)、B(√3,0),由待定係数法可求得二次函式解析式为,对称轴是x=-√3 (2)连结OE、OF,则、。过E、F分别作x、y轴的垂线,垂足为M、N、P、G,易求得E、F,由待定係数法可求得一次函式解析式。
图2图2
十二、方程型
例12、若方程x2+3x+1=0的两根分别为,求经过点P和Q的一次函式图象的解析式
解:由根与係数的关係得
点P(11,3)、Q(-11,11)
设过点P、Q的一次函式的解析式为y=kx+b
则有
解得

其它相关

函式和方程

1、从形式上看:一次函式y=kx+b,一元一次方程ax+b=0。
2、从内容上看:一次函式表示的是一对(x,y)之间的关係,它有无数对值;一元一次方程表示的是未知数x的值,最多只有1个值。
3、相互关係:一次函式与x轴交点的横坐标就是相应的一元一次方程的根。例如:y=4x+8与x轴的交点是(-2,0)、则一元一次方程4x+8=0的根是x=-2。

函式和不等式

解不等式的方法:从函式的角度看,就是寻求使一次函式y=kx+b的值大于(或小于)0的自变数x的取值範围;
从函式图象的角度看,就是确定直线y=kx+b在x轴上(或下)方部分所有的点的横坐标所构成的集合。
对应一次函式y=kx+b,它与x轴交点为(-b/k,0)。
当k>0时,不等式kx+b>0的解为:x>-b/k,不等式kx+b<0的解为:x<-b/k;
当k<0的解为:不等式kx+b>0的解为:x<-b/k,不等式kx+b<0的解为:x>-b/k。

与二元一次方程的关係

1、以二元一次方程组ax+by=c的解为坐标的点组成的图象与一次函式y=(-a/b)x+c/b的图象相同。
2、二元一次方程组a1x+b1y=c1,a2x+b2y=c2的解可以看作是两个一次函式y=(-a1/b1)x+c1/d1和y=(-a2/b2)x+c2/d2的图象的交点。

方法小结

把方程组中的两个二元一次方程改写成一次函式的形式,然后作出它们的图象,找出两图像的交点,即可知方程组的解。

区别

二元一次方程有两个未知数,而一次函式只是说未知数的次数为一次,并未限定几个变数,因此二元一次方程只是一次函式中的一种。
1、面直角坐标系中分别描绘出以二元一次方程的解为坐标的点,这些点都在相应的一次函式的图象上。如方程2x+y=5有无数组值,像x=1,y=3;x=2,y=1;…以这些解为坐标的点(1,3),(2,1)…都在一次函式y=-2x+5的图象上。
2、一次函式图象上任取一点,它的坐标都适合相应的二元一次方程。如在一次函式y=-x+2的图象上任取一点(3,-1),则x=3,y=-1一定是二元一次方程x+y=2的一组解。

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