第三章函数 第三章函数 第1节 一 次 函 数 考点1 变量与函数 5%?A 1. 函数的定义 一般地,在一个变化过程中,如果有两个变量x 与y,并且对于x 的每一个确定的值,y 都有 唯一确定的值与其对应,那么我们就说y 是x 的函数,其中x 是自变量,y 是因变量. (1) 函数不是数,函数是两个变量之间的关系. (2) 如果说“y 是x 的函数”,那么前面的y 就是因变量,后面的x 是自变量. 2. 自变量的取值范围 使函数有意义的自变量取值叫作自变量的取值范围. (1) 不同类型的函数解析式中自变量的取值范围如下表所示. 类型 整式型 分式型 根式型 举例 y = x2 + 5x - 6 y = 1 x + 2 y = x - 5 自变量的取值范围 全体实数 x ≠ -2(分母不为0) x ≥ 5(二次根号下非负) (2) 用函数解析式表示实际问题时,必须使实际问题有意义.比如,某礼堂共有25 排座 位,已知某排座位数m 与这排的排数n 的函数解析式为m = n + 19,那自变量n 的取值范围不 能只写“1 ≤ n ≤ 25”,而要写“1 ≤ n ≤ 25,且n 为整数”. 53 备战中考初中数学课堂笔记 3. 函数图象 一般地,对于一个函数,如果把自变量与函数的每对对应值分别作为点的横、纵 坐标,那么坐标平面内由这些点组成的图形,就是这个函数的图象. 并非所有的图象都能表示函数,下面就来看两个例子. 图象 O y x y O x 判断 不表示函数 表示函数 原因 O y x y O x 要判断图象是否表示函数,就画竖线:只要出现交点个数大于1的情况,就不是函数;反之是函数. 3 5" 1. 图象定性分析的问题 例1 一水池放水,先用一台抽水机工作一段时间后停止,然后再调来一台同型号抽 水机,两台抽水机同时工作直到抽干.设工作时间为t,剩下的水量为s.下面能反映 s 与t 之间的关系的大致图象是( ) s O t s O t s O t s O t A B C D 分析:定性分析时一般要看两个东西:一是变化趋势;二是变化快慢. 做法:题中的“s”指的是剩下的水量,所以一开始肯定最多,然后越来 越少,所以排除选项A,B.那选项C和选项D怎么选呢?得看变化的速度,一开始是 一台抽水机,后来变成两台抽水机,所以抽水速度是先慢后快.速度越快,对应的图 象越陡,所以应该是先平缓后陡峭,对比选项,应该选D. 答案:D. 总结:变化越快,图象越陡. 越快越陡 技巧 54 第三章函数 例2 (山东淄博·中考)沿某容器口以均匀的速度注入酒 精,若液面高度h 随时间t 的变化情况如图所示,则对应容器 的形状为( ) A. B. C. D. 分析:题中曲线的陡峭程度和什么东西有关呢?曲线越陡,液面上升的速度越快,容 器的截面越小. 做法:观察液面高度h 随时间t 的变化图象,可以分为三个阶段. 第一阶段:曲线变陡→液面上升的速度变快→截面变小; 第二阶段:曲线变缓→液面上升的速度变慢→截面变大; 第三阶段:曲线突然变陡,而后保持倾斜程度不变→液面上升的速度突然变快,而后 保持不变→截面突然变小,而后保持不变.根据截面的变化,可知本题应该选C. 答案:C. 越陡越快 技巧 h O t 2. 图象定量计算的问题 例3 小亮从家骑车上学,先经过一段平路到达A 地 后,再上坡到达B 地,最后下坡到达学校,所行驶路程 s(km)与时间t(min)的关系如右图所示.如果返回时, 上坡、下坡、平路的速度仍然保持不变,那么他从学校 回到家需要的时间是______min. 分析:显然这个图分成了OA,AB,BC 三段,找到相应的路程和时间,就可以求出速度. 另外,从学校回家和从家去学校,上下坡是反着的,也要分别考虑. 做法:先分析从家去学校的过程. OA:平路,速度v平= 1 ÷ 3 =13 (km/min); AB:上坡,速度v上 = ( ) 2 - 1 ÷ ( ) 9 - 3 =16 (km/min); BC:下坡,速度v下 = ( ) 4 - 2 ÷ ( ) 12 - 9 =23 (km/min). 再分析从学校回家的过程. CB:上坡,时间t上 = ( ) 4 - 2 ÷16 = 12(min); BA:下坡,时间t下 = ( ) 2 - 1 ÷23 =32 (min); AO:平路,这一段时间不用求,肯定不变,还是3min. 3 9 12 4 2 1 t/min s/km C B A O 1km 2km 1km O A B C 分段分析 技巧 1km 2km 1km O A B C 55 备战中考初中数学课堂笔记 所以总时间= 12 +32 + 3 = 16.5(min). 答案:16.5. 总结:对于这种定量计算问题,一定要分段分析,搞清楚每段的含义,分别计算. 例4 某班同学从学校出发去秋游,大 部分同学乘坐大客车先出发,余下的同 学乘坐小轿车20min 后出发,沿同一路 线行驶.大客车中途停车等候5min, 小轿车赶上来之后,大客车以原速度的 10 7 继续行驶,小轿车速度保持不变,到 达景点后两车停止行驶.两车距学校的距离s(单位:km)和大客车行驶的时间t(单 位:min)之间的函数关系如图所示,则下列说法中正确的是______. ①学校到景点的距离为40km;②小轿车的速度是1km/min;③a = 15;④当小轿车驶 到景点入口时,大客车还需要15min 才能到达景点入口. 分析:虽然现在有两条线,但是拆开来看就是五段:OB,BC,CE,AC,CD,分别分析这五段, 看看有什么收获!注意,C点的横坐标虽然没有标,但其实是已知的,一定要先补上. 做法:“大客车中途停车等候5min”,所以C 点的横坐标是35. ① 由图可知,学校到景点的距离为40km,①正确; ②观察小轿车的图象AD,速度 = 路程差 ÷ 时间差 = 40 ÷ (60 - 20) = 1km/min,②正确; ③C的横坐标是35,所以从A到C,小轿车走了35 - 20 = 15min,再根据路程= 速度× 时间, 可得路程= 15 × 1 = 15km,所以C 的纵坐标为15,即a = 15,③正确; ④ 由OB 段可知,大客车一开始的速度= 15 ÷ 30 = 0.5km/min,停车后大客车的速度 变为了原来的10 7 ,所以变化后大客车的速度为57 km/min. CE 段对应的路程是25km,所以CE 段对应的时间是25 ÷57 = 35min,所以大客车达 到景区的时间是70min.当小轿车驶入景区时,对应的时间是60min,所以大客车到 景区还需要的时间是:70 - 60 = 10min,故④不对. 35 15 = 大客车 小轿车 D E C B A a 20 30 60 40 O t/min s/km 答案:①②③. 分段分析 技巧 大客车 小轿车 D E C B A a 20 30 60 40 O t/min s/km 56 第三章函数 中考试卷通常只考到例4 的难度,但是重庆市中考卷的出题人觉得不过瘾,他们还会 出得更难一些.如果你想体会一下重庆的“麻辣考题”,不妨看一下例5. 例5 小雪和小松分别从学校和图书馆出发,沿同一 条笔直的马路相向而行.小雪开始跑步,中途在某地 改为步行,且步行的速度为跑步速度的一半,小雪先 出发5min 后,小松才骑自行车匀速去学校.小雪到 达图书馆恰好用了35min.两人之间的距离y(m)与 小雪离开出发地的时间x(min)之间的函数图象如图所示,则当小松刚到达学校时, 小雪到图书馆的距离为______m. 分析:你可能会想着去分别分析图上的五段,但你会发现,只有一段的数据比较全,其他段 数据都不全,然后就进行不下去了.这个时候,你就要关注图象背后到底发生了什么. 做法:为了方便,可以给图象上的点标上字母,如右图. AB 段的数据比较全,先分析一下:这段的时间 是0~5min,由题意可知,此时小松还没有出发, 小雪在跑步,那就可以求出小雪跑步的速度 v跑 = (4500 - 3500) ÷ 5 = 200(m/min).又因为小 雪步行的速度是跑步的一半,即有v步= 100m/min. 其他段都缺数据,再分析也得不到什么信息了,那就得想想实际的场景. 为了方便表示,可以画出线段图,如下. 晚5min出发,时间和速度都不知道 跑步 步行 学校 图书馆 小松 小雪 总时间 = 35min 路程 = 4500m v跑 = 200m/min v步 = 100m/min 由线段图可知,小雪的运动可分为两个阶段:先跑步,后步行.可以设未知数列方程, 求解这两段的时间.设小雪跑步的时间为amin,则小雪步行的时间为(35 - a) min, 再根据路程,可得200a + 100(35 - a) = 4500,解得a = 10,即小雪前10min跑步,后 25min 步行. 有了这个还是不知道有什么用,这时想想这道题的目标:求的是“当小松刚到达学校 时,小雪到图书馆的距离”.要求“小雪到图书馆的距离”,就得知道“ 小松达到学校 的时间”,进而得知道“小松的速度”,所以接下来要想办法求出“小松的速度”,那就还 得回归图象. 4500 3500 1000 5 35 y/m O x/min F E D C B 4500 A 3500 1000 5 35 y/m O x/min 伵G=4Q J B 57 备战中考初中数学课堂笔记 先把小雪的时间数据补到图上:她前10min 跑步,后25min 步行,那10min 对应图上哪 个点呢?这得梳理一下过程:AB 段是小雪一个人在跑步;BC 段小松出发了,此时小雪 还在跑步;CD 段的图象拐了一下,这是为什么呢?小松的运动状态没变,那只可能是 小雪的速度变了,所以C 点对应的时间就应该是10min,把数据补在图上,如下图. 接下来就可以利用BC段求出小松的速度了.由图可知,小 雪跑步和小松骑车的速度和= (3500 - 1000) ÷ (10 - 5) = 500(m/min),所以小松骑车的速度为300m/min. 知道小松的骑车速度,就能求出小松到家的时间, 时间= 4500 ÷ 300 = 15(min),由于小松晚5min 出 发,所以小松在第20min 到家.此时小雪离图书馆还差35 - 20 = 15(min),所以小雪 离图书馆的距离是100 × 15 = 1500(m),故当小松刚到学校时,小雪到图书馆的距离 为1500m. 答案:1500. 总结:对于这种两人运动的图,如果按图分段得不到更多信息,就要想想实际 场景了. 10 F E D C B 4500 A 3500 1000 5 35 y/m O x/min 考点2 一次函数的图象和性质 5%?A 1. 一次函数y = kx + b 的图象与性质 图象 经过象限 图象形状 增减性 k > 0 b > 0 (0,b) y O x 第一、二、三象限 从左向右上升的直线(↗) y 随x 的增大而增大 b < 0 (0,b) y O x 第一、三、四象限 k < 0 b > 0 (0,b) y O x 第一、二、四象限 从左向右下降的直线(↘) y 随x 的增大而减小 b < 0 (0,b) y O x 第二、三、四象限 上述表格反映了k 与b 如何控制一次函数y = kx + b 的图象. (1) k 只控制增减性:k > 0,函数递增;k < 0,函数递减; (2) b 只控制图象与y 轴交点:b > 0,与y 轴交于正半轴;b < 0,与y 轴交于负半轴. 58 第三章函数 当然啦,这个漫画只是为了帮助你更好地理解k 与b 对一次函数的影响,实际上飞机 在上升或下降时,倾斜角度是会发生变化的. 2. 一次函数图象的上下平移 0m K m > -4 y = kx + b -4 y = kx + b m -4 y = kx + b -4 y = kx + b + m 0m K m > 上下平移规律可简单总结为:上加下减. 根据平移规律可以发现,平行直线k 相同;反过来k 相同的直线互相平行. 3. 用函数图象解一元一次方程、不等式 (1) 用函数图象解一元一次方程:ax + b = 0就是y = 0, 所以ax + b = 0的解就是直线y = ax + b 与x 轴交点的横坐标, 即x = -2. (2) 用函数图象解不等式:ax + b > 0就是y > 0,所以ax + b > 0的 解集就是图象在x 轴上方的部分对应的x 范围,即x > -2. (3) 用函数图象解不等式进阶:ax + b > mx + n 就是y1 > y2,所以 ax + b > mx + n 的解集就是图象中y1 在y2 上方的部分对应的x 范围, 即x > -1. 2 x0 x y ax0 + b y = ax + b O 2 x0 x y ax0 + b y = ax + b O y2 = mx + n y1 = ax + b 3 1 x y O 59 备战中考初中数学课堂笔记 用函数的观点解方程或不等式,关键就是要会把ax + b 这种式子看成y,然后 去图上找对应的范围. 3 5" 1. 一次函数的性质 例1 若一次函数y = (2m + 1) x + m - 3的图象不经过第二象限,则m的取值范围是 ______. 分析:题目说的是一次函数,首先可以排除2m + 1 = 0的情况.函数 不经过第二象限,那画出图来是不是就是右面这样? 如果这么想,那么恭喜你掉坑里了!仔细想想,只有这一种情况吗? 做法:如下图,“不经过第二象限”还可以“只经过一、三象限”,所以斜率一定大于0, 但是常数项应该小于等于0,即2m + 1 > 0,m - 3 ≤ 0,解得-12 < m ≤ 3. y O x 答案:-12 < m ≤ 3. 总结:一次函数不过某象限时,别忘了b = 0的情况. O x y 例2 已知一次函数y = ax - a + 2(a 为常数,且a ≠ 0).若当-1 ≤ x ≤ 4时,函数有 最大值7,则a 的值为______. 分析:这里最大值到底在哪里取到?如果不清楚就先画个图看一下,这样你会发现斜 率不确定时需要画两个图,再分别找到最大值的位置来求解. 做法:① 当a > 0时,y随x的增大而增大,那就是当x = 4时取得最大值7, 即7 = 4a - a + 2,解得a =53> 0,符合题意; ② 当a < 0时,y随x的增大而减小,那就是当x = -1时取得最大值7, 即7 = - a - a + 2,解得a = -52 < 0,符合题意. 综上,a 的值为53 或-52 . 答案:53 或-52 . 总结:函数问题想不清楚,一定要画草图,结合图象分析问题. (4,7) ( 1,7) 分类讨论 方法 l3+S J B 60 第三章函数 2. 动态直线问题 例3 已知在平面直角坐标系中的两点A(1,3)和B(n,3),若直线y = 2x与线段AB有 公共点,则n 的取值范围是______. 分析:这道题是求范围,肯定得画图找临界,但是这次是线段不确定了.想想B 点纵 坐标是定值,横坐标是字母参数,那么它应该在哪里? 做法:B 点应该在直线y = 3这条与y 轴垂直的直线上,然后画 图找临界.如图,设直线y = 2x和y = 3交于点P,则P ( ) 32 ,3 , 由图可知只要是点B 在P 点的右边,线段AB 和y = 2x 就都有 交点,所以n ≥32 . 答案:n ≥32 . P B A y y = 2x O x 例4 如图,一次函数y = -12 x + 5的图象l1 分别与x 轴和y 轴交于A,B 两点,正比例 函数的图象l2与l1交于点C (m, 15 ) 4 . (1) 求m 的值及l2 的解析式; (2) 一次函数y = kx + 1的图象为l3 且l1,l2,l3 可以围成 三角形,请直接写出k 的取值范围. (1)做法:通过代入求值可得m =52 ,直线l2 为y =32 x. (2)分析:有没有发现直线y = kx + 1的b 是确定的,所 以它一定经过定点(0,1),那就让直线绕着这个点转一 圈,看看什么时候能和另外两条围成三角形,什么时候 不能围成三角形. 做法:通过旋转直线y = kx + 1发现,只有下面三种情况 不能构成三角形. ①直线//l1; ②直线//l2; ③ 三条线交于一点. y O x C l1 l2 (0,1) y O x C l1 l2 (0,1) y O x C l1 l2 (0,1) 可能你会有疑问,怎么确定只有这三种可能呢? l2 l1 C A B O x y (0,1) l2 l1 C O x y 分类讨论 方法 61 备战中考初中数学课堂笔记 可以从交点个数的角度去想,构成三角形,一定要有三个不同的交点. 构不成三角形就意味着只有两个或一个交点,两个交点只能是前两种情况,一个交点 只能是第三种情况.接下来就可以计算了:根据平行k相等可知,此时k = -12 或k =32 . 若只有一个交点,就是三条直线交于同一点,那么直线l3一定过点C,代入解得k = 11 10. 所以,k 的取值范围为k ≠ -12 且k ≠32 且k ≠ 11 10. 到这里你是不是觉得非常完美?小心,这里还有一个坑!题中说“一次函数y = kx + 1”, 一次函数对k有要求吗?有啊!k ≠ 0.综上,k 的取值范围是k ≠ 0,-12 ,32 ,11 10. 总结:同一平面内一条直线和两条相交线不能构成三角形的情况有两种: ①和其中一条平行;②三线交于一点. 3. 一次函数的实际应用 例5 (吉林·中考)疫苗接种,利国利民.甲、乙两地分别对本地各40 万人接种新冠 疫苗.甲地在前期完成5 万人接种后,甲、乙两地同时以相同速度接种,甲地经过a 天 后接种人数达到25 万人,由于情况变化,接种速度放缓,结果100 天完成接种任务. 乙地80 天完成接种任务.在某段时间内甲、乙两地的接种人数y(万人)与各自接种 时间x(天)之间的关系如图所示. (1) 直接写出乙地每天接种的人数及a 的值; (2) 当甲地接种速度放缓后,求y 关于x 的函数解析式, 并写出自变量x 的取值范围; (3) 当乙地完成接种任务时,求甲地未接种疫苗的人数. (1)分析:乙地的接种速度很简单,关键是a 怎么求.a 的具体含义是什么呢? 做法:乙地每天接种的人数= 40 ÷ 80 = 0.5(万人/天).前期甲地和乙地的接种速度 相同,所以前期甲地每天也是接种0.5 万人.由图可知,a 的具体含义是甲地接种人 数由5 万变成25 万所用的天数,所以0.5a = 25 - 5,解得a = 40. (2)分析:甲地接种速度放缓后,y 是关于x 的一次函数,这个函数的两个端点坐标是 确定的,那么就可以用待定系数法. 做法:假设y = kx + b,将端点(40,25),(100,40)代入, 可得{25 = 40k + b 40 = 100k + b ,解得 ì í . . . k =14 b = 15 ,所以y =14 x + 15(40 ≤ x ≤ 100). 总结:只要直线上有两个确定的点,就可以用待定系数法求直线的解析式. a y/ O 80 100 x/ 5 25 40 62 第三章函数 (3)分析:在坐标系里很多信息都转化成了点的坐标信息.求乙地接种完成时,甲 地的接种人数,就是求哪个点的坐标呢? 做法:求乙地接种完成时,甲地的接种人数,就是求 红点的纵坐标. 已知红点的横坐标是80,将x = 80代入甲的解析式 y =14 x + 15,可得y = 35,所以此时甲地已经接种 35 万人,故还有40 - 35 = 5(万人)未接种. 总结:处理函数问题时,一定要去想要求的问题和点坐标之间的关系. a y/ O 80 100 x/ 5 25 40 数形结合 方法 分类讨论 方法 例6 某品牌笔记本电脑的售价是5000 元/台,最近,该商家对此型号笔记本电脑举 行促销活动,有两种促销方案. 方案一:每台按售价的九折销售; 方案二:若购买不超过5 台,每台按售价销售;若超过5 台,超过的部分每台按售价的 八折销售.设某公司一次性购买此型号笔记本电脑x 台. (1) 设选择方案一的费用为y1 元,选择方案二的费用为y2 元,分别写出y1,y2 关于x 的 函数关系式; (2) 该公司采用哪种方案购买更合算?并说明理由. (1)分析:方案一始终是九折,不用分类讨论,但是方案二的单价取决于销量,需要分类 讨论. 做法:方案一y1 = 5000 × 0.9x = 4500x. 方案二当x ≤ 5时,y2 = 5000x. 当x > 5时,y2 = 5000 × 5 + 5000 × 0.8( x - 5) = 4000x + 5000, 所以y2 = ìí. 5000x ( x ≤ 5) 4000x + 5000( x > 5) . (2)分析:直接看解析式不好想,可以画出它们的草图,再判断. 做法:画出y1,y2 的草图,如下图所示. y2 = 50 00 x y1 = 4500x y2 = 4000x + 5000 y O x 由草图可知,交点之前,y1 合算;交点之后,y2 合算,关键就是求交点. 联立y1 = 4500x 和y2 = 4000x + 5000,解得x = 10. 63 备战中考初中数学课堂笔记 当x < 10时,y1 < y2,采用方案一购买更合算; 当x = 10时,y1 = y2,方案一和方案二一样合算; 当x > 10时,y1 > y2,采用方案二购买更合算. 总结:看解析式不好选择时,要想到画草图. 例7 (湖北襄阳·中考改)为了切实保护汉江生态环境,襄阳市政府对汉江襄阳段实 施全面禁渔后,某水库自然生态养殖的鱼在市场上热销,经销商老李每天从该水库购 进草鱼和鲢鱼进行销售.两种鱼的进价和售价如表所示. 品种 鲢鱼 草鱼 进价/(元/斤) 3.5 6 售价/(元/斤) 5 销量不超过200斤的部分 8 销量超过200斤的部分 7 老李每天购进两种鱼共300 斤,并在当天都销售完,其中销售鲢鱼不少于80 斤且不超 过120 斤,设每天销售鲢鱼x 斤(销售过程中损耗不计). (1) 分别求出每天销售鲢鱼获利y1(元)、销售草鱼获利y2(元)与x 的关系式,并写出 x 的取值范围; (2) 清明节这天,老李让利销售.将鲢鱼售价每斤降低1 元,草鱼售价全部定为7 元/ 斤.设销售这两种鱼总获利为W(元),求W 的最大值. (3) 端午节这天,老李让利销售.将鲢鱼售价每斤降低m 元,草鱼售价全部定为7 元/ 斤,为了保证当天销售这两种鱼总获利W(元)的最小值不少于320元,求m的最大值. (1)分析:鲢鱼只有一个价格,获利比较简单,但是草鱼的价格取决于销量,所以需要分类 讨论. 做法:鲢鱼的获利:y1 = (5 - 3.5) x = 1.5x; 草鱼的获利:当300 - x ≤ 200时,100 ≤ x ≤ 120,y2 = (8 - 6) × (300 - x) = -2x + 600. 当300 - x > 200时,80 ≤ x < 100, y2 =(8-6)×200+(7-6)×(300-x -200)=-x +500. 所以y2 =ìí. -x +500(80≤x <100) -2x +600(100≤x ≤120). (2)分析:把鲢鱼和草鱼的获利分别表示出来,再加起来就是总的获利了. 做法:鲢鱼的获利:(5 - 1 - 3.5) x = 0.5x,草鱼的获利:(7 - 6) × (300 - x) = 300 - x, 总获利:W = 0.5x + 300 - x = -0.5x + 300,其中80 ≤ x ≤ 120. 分类讨论 方法 64 第三章函数 因为W 是x 的一次函数,x 的系数小于0,所以W 随x 的增大而减小. 当x = 80时,W 有最大值,W最大值= -0.5 × 80 + 300 = 260(元). (3)分析:求总获利,就得先把鲢鱼和草鱼的获利分别表示出来. 做法:鲢鱼的获利:(5 - m - 3.5) x = 1.5x - mx, 草鱼的获利:(7 - 6) × (300 - x) = 300 - x, 总获利:W = 1.5x - mx + 300 - x = 0.5x - mx + 300,其中80 ≤ x ≤ 120. 怎么分析W 的最小值呢?我们得把m 看作参数,这样一来,W 就是x 的一次函数了. 为了方便分析,得把它写成W = kx + b的标准形式,即W = (0.5 - m) x + 300. 接下来就可以分析它的最小值了,由于x 前的系数含参,所以需要分类讨论. ① 当0.5 - m ≤ 0 时,W 随x 的增大而减小,所以当x = 120 时,W 有最小值,此时 W = 120(0.5 - m) + 300,很明显,此时W ≤ 300,不合题意; ② 当0.5 - m > 0时,W 随x 的增大而增大,所以当x = 80时,W 有最小值. 由题意可知,W的最小值要大于等于320,即(0.5 - m) × 80 + 300 ≥ 320, 解得m ≤ 0.25,所以m 的最大值是0.25. 分类讨论 方法 这道题原来没有第(2)问的,因为直接让你做第(3)问可能会被绕晕,所以我给你设计 了第(2)问过渡一下. 考点3 一次函数与几何综合 5%?A 1. 几何综合中的基本工具 (1) 求直线交点就联立一次函数解析式; (2)中点公式:点A(x1,y1)和点B(x2,y2)的中点为( ) x1 + x2 2 , y1 + y2 2 ; (3)两点间距离公式:点A(x1,y1)和点B(x2,y2)之间的距离为AB = (x1 - x2) 2 + (y1 - y2) 2; (4) *两条垂直直线的斜率乘积为-1(与坐标轴垂直的直线除外).这个结论在做填空题 和选择题时可以直接用,但是需要写过程时不能直接用. 2. 特殊的斜率 k = ±1 45° 45° O x y = x y x 45° y = x y O 斜率与x 轴夹角图示 65 备战中考初中数学课堂笔记 k = ± 3 k = ± 33 60° 30° A( a, 3a) x 60° a 3a y = 3x 2a y O A(a, 3a) x 60° a 3a y = 3x 2a y O A( 3a,a) 2a 3a a y = 3 3 x 30° O x y 2a A( 3a,a) 3a a y = 3 3 x 30° x O y 续表 斜率与x 轴夹角图示 (1) 利用图象上的点,构造特殊直角三角形,即可证明以上结论; (2) 平行直线k相等,所以以上结论对于一次函数同样成立. 3 5" 1. 特殊斜率的应用 A O x y 例1 如图,点A的坐标为(2,0),在直线y = 33 x 上取点M,使 △AOM 为等腰三角形,则满足条件的点M 的坐标为______. 分析:这种两定一动构造等腰的问题,肯定要用到“两圆一中 垂”,先分类画出所有可能. MO = MA M4 A O x y AO = AM M3 A O x y OM = OA M2 M1 A x O y 如图,一共有四个点.接下来怎么求这四个点的坐标呢?这个一次函数的斜率是 33, 说明它和x 轴的夹角是30°——那你去找“三六九三角形”,就 能求出这些点的坐标了. 做法:知道有“三六九三角形”求坐标就简单了,先求M1 点坐 标,如图,过点M1 作x 轴的垂线,交x 轴于点N. N 1 3 2 30° A x M1 y O 66 第三章函数 Rt△ONM1 中,OM1 = OA = 2,∠NOM1 = 30°,则NM1 =12 OM1 = 1,ON = 3,所以M1 的 坐标为(- 3 , - 1),M2和M1关于原点对称,则M2的坐标是( 3 ,1).同样利用“三六 九三角形”求出其他两个点坐标:M3(3, 3 ),M4(1, 33 ). 3 30° 3 1 x A M4 y O 30° 3 1 2 2 30° A x M3 y O 答案:(- 3 , - 1),( 3 ,1),(3, 3 ),(1, 33 ). 总结:(1)两定一动造等腰,就用“两圆一中垂”分类作图. (2)看到k = ± 33 就知道直线和x 轴的夹角是30°,一定有“三六九三角形”. 分类讨论 方法 %3%%4 J B 2. 一次函数与旋转综合 例2 如图,在平面直角坐标系xOy中,直线y =34 x + 3与y轴交于点A,与x轴交于点B, 将线段AB绕点B逆时针旋转90°,得到线段BC,过点A,C作直线,求直线AC的解析式. B x A C O y 分析:显然A,B 点坐标都好求,要求直线AC 的解析式就得求点C 坐标,那就往坐标轴 作垂线.这里往x 轴作垂直,结合线段AB 旋转90°,有没有发现这里藏着三垂直 模型? 做法:如图,由直线y =34 x + 3,得A(0,3),B(-4,0),所以AO = 3,BO = 4.过点C作 CD ⊥ x轴于点D,则易证△CDB ≌ △BOA,所以CD = BO = 4,BD = AO = 3,所以OD = 7, 则点C的坐标是( ) -7,4 ,接下来,用待定系数法可以求得AC的解析式为y = -17 x + 3. x A B C D O y 总结:只要看到坐标系中的线段旋转90°,就要想到构造三垂直全等. S%4o*w J B 67 备战中考初中数学课堂笔记 S%4o*w J B 例3 如图,在平面直角坐标系xOy 中,直线y =34 x + 3与y 轴交 于点A,与x 轴交于点B,将直线AB 绕点A 逆时针旋转45°,求旋转 后的直线解析式. 分析:要求解析式必须再找点A 之外的另一个点的坐标,这个点 从哪儿找呢?看到45°就知道肯定有等腰直角三角形,那你试试 怎么做出来,当然别忘了还得构造三垂直全等来求长度. 做法:过点B 作BC ⊥ AB,交旋转后的直线于点C,然后构造三垂 直全等.如图所示,可证△ABE ≌ △BCF.接着就可以开始计 算了. 本题点A,B 相关数据和例2 一样,结合全等可得BF = AE = 4, CF = BE = 3,C (-1, - 4).设直线AC为y = kx + 3,代入点C坐 标求得k = 7,所以旋转后的直线解析式为y = 7x + 3. 总结:旋转45°同样也隐藏着等腰直角三角形,要主动构造三垂 直全等. F E C B 4 3 3 y O x 45° A 4 y A 45° O x B 3. 对称点问题 例4 (河北·中考)表格中的两组对应值满足一次函数y = kx + b,现画出了它的图 象为直线l,如图.而某同学为观察k,b 对图象的影响,将上面函数中的k 与b 交换位 置后得另一个一次函数,设其图象为直线l′. x y -1 -2 01 (1) 求直线l 的解析式; (2)请在图上画出直线l(′ 不要求列表计算),并求直线l′被直线l和y轴所截线段 的长; (3) 设直线y = a 与直线l,l′及y 轴有三个不同的交点,且其中两点关于第三点对称, 直接写出a 的值. (1)做法:待定系数求得y = 3x + 1. (2)做法:直线l的解析式为y = 3x + 1,它的k,b互换后,可得l′解析式 为y = x + 3,作图如右.直线l和l′联立,求得交点坐标为(1,4),直 线 l′ 和 y 轴的交点为 (0,3),利用两点间距离公式求距离,得 (1 - 0)2 + (4 - 3)2 = 2. y O x l′ l O x y 68 第三章函数 (3)分析:题目中说“两个点关于第三个点对称”,那你是不是想画 图去找了?再仔细想想,真的需要画图吗? 做法:两个点关于第三个点对称,就意味着第三个点是另外两个点 的中点.不用画图,直接用中点公式计算就行. y = a 和直线l:y = 3x + 1 的交点是(a - 1 ) 3 ,a ;y = a 和直线l′:y = x + 3 的交点是 (a - 3,a);y = a和y轴的交点是(0,a);分别用其中一个作为另外两个的中点,可得: ① a - 1 3 = (a - 3) + 0 2 ,求得a = 7;② a - 3 = (a - 1) + 0 6 ,求得a = 17 5 ;③ a - 1 3 +(a - 3) = 0, 求得a =52 .综上,a = 7或17 5 或52 . 总结:坐标系中的轴对称关系就找中点,用中点公式计算. 分类讨论 方法 对称有中点 技巧 4. 直角三角形存在性问题 D x A B C E y O 例5 如图,在平面直角坐标系中,函数y = -x + 2的图象与x 轴和y 轴分别交于点A, B,与函数y =13 x + b的图象交于点C (-2,m). (1) 求m 和b 的值; (2) 函数y =13 x + b 的图象与x 轴交于点D,点E 是 线段AD 上的一点. ① 是否存在E 点,使△ACE 为直角三角形?若存在, 直接写出E 点坐标;若不存在,请说明理由; ②是否存在E 点,使△DCE 为直角三角形?若存在,直接写出点E 坐标;若不存在,请 说明理由. (1)做法:把点C ( ) -2,m 代入y = -x + 2,得m = 4.把C ( ) -2,4 代入y =13 x + b, 得b = 14 3 . (2)① 分析:直角三角形的存在性就以直角顶点位置进行分类讨论,显然∠CAE 不可能为直角,那就剩两种情况,分别作图如下,点E 分别位于图中点E1,E2 所在 的位置. A C B D E1 x y O E2 A C B D x y O 69 备战中考初中数学课堂笔记 斜率±..有等腰直角 技巧分类讨论 方法 垂线斜率乘积为-.. 技巧其中第一种情况非常好求,点E坐标是(-2,0).第二种情况怎么求呢?想想直线AC 的斜率为-1,这个背后有没有玄机? 做法:直线AC的斜率为-1,和x轴的夹角为45°,所以△ACE是等腰直角三角形. 这样AE = 2 AC = 8,则点E的坐标为(-6,0). 综上所述,当点E的坐标为(-2,0)或(-6,0)时,△ACE是直角三角形. ② 分析:这个问题不是和①一样吗?显然还是两种情况,(-2,0)这个仍然符合就不说 了,但是∠DCE 为直角时能用刚才的方法做吗?直线CD的k是13 ,这时的△CDE可不是 等腰直角了,那怎么办呢?这种直接写结果的问题可以用“垂线斜率乘积为-1”来求. 做法:CE2 和CD 垂直,所以它们斜率乘积为-1,已知直线CD 的斜率是13 ,所以直线CE2 的斜率是-3.设CE2 的解析式为 y = -3x + m,将 C (-2,4) 代入,可得直线 CE2 的解析式为 y = -3x - 2.令y = 0,可得E2坐标为( ) -23 ,0 ,所以当点E的坐 标为( ) -2,0 或( ) -23 ,0 时,△DCE是直角三角形. 这一问中求E2 坐标也能用勾股定理,即CD2 + CE2 = DE2 来求,计算有点麻烦,如果要 写过程你可以用勾股定理,如果直接写结果,那么用斜率乘积为-1 更简单一些. 5. 一次函数中的找规律 N2 N3 N1 M2 M3 M1 l y O x 相似规律找等比 技巧例6 (贵州毕节·中考)如图,在平面直角坐标系中,点 N1(1,1)在直线l:y = x上,过点N1作N1M1 ⊥ l,交x轴于点 M1;过点M1 作M1 N2 ⊥ x 轴,交直线于点N2;过点N2 作 N2 M2 ⊥ l,交x 轴于点M2;过点M2 作M2 N3 ⊥ x 轴,交直线于 点N3……,按此作法进行下去,则点M2021的坐标为______. 分析:看到找规律问题,你是不是想把这些点M,一个一个坐标写出来,然后分别研究 横纵坐标规律?这计算量就大了.这道题的规律在图形上有个特点,就是——相似, 这种规律就一定是等比的规律,所以直接用等比的关系求即可. 做法:易得点M1 的坐标是(2,0),点M2 的坐标是(4,0),后面不用 算了,根据图形规律,可知每个△OMn Nn 都是等腰三角形,且 △OMn Nn 和△OMn - 1 Nn - 1 的相似比一定是2,所以这些点M 的横坐标就是公比为2 的 等比数列,点M2021 的横坐标就是2 × 22020 = 22021. 答案:(22021,0). 70 第三章函数 总结:一次函数背景下,图形相似类的找规律都是等比规律. 这道题数字比较简单,你可能会觉得我多算几个点坐标也没问题啊,接下来这道题如 果你还是一个一个算,那可就麻烦了,但用相似比直接得等比关系就非常简单了. 例7 (山东泰安·中考)如图,点B1 在直线l:y =12 x 上,点B1 的横坐标为2,过点B1 作 B1 A1 ⊥ l,交x 轴于点A1,以A1 B1 为边,向右作正方形A1 B1 B2C1,延长B2C1 交x 轴于点 A2;以A2 B2 为边,向右作正方形A2 B2 B3C2,延长B3C2 交x 轴于点A3;以A3 B3 为边,向右 作正方形A3 B3 B4C3,延长B4C3 交x 轴于点A4……;照这个规律进行下去,则第n 个正 方形An Bn Bn + 1Cn 的边长为______(结果用含正整数n 的代数式表示). C C 4 C 3 C1 2 B2 B5 B4 B3 B1 A5 A4 A3 A2 l A1 x y O 分析:怎么样?这个要一个一个去求正方形的边长,计算量够大了吧?而且求出来的 数还带着根号,你都不一定能看出规律来,但这里仍然是相似比固定的相似问题,所 以我们只要求出两个正方形的边长和公比,整个题目就做出来了. 做法:显然,点B1的坐标为(2,1),OB1 = 5,很容易发现△OA1B1是两条直角边的比 为 1∶2 的直角三角形,所以A1B1 = 25,而OB2 = OB1 + A1 B1 = 3A1 B1 =32 OB1,根据 △OA1 B1 △OA2 B2,得A2 B2 =32 A1 B1,所以这些正方形的相似比就是32 ,则第n 个正 方形的边长为 5 2 × ( ) 32 n - 1 . 答案: 5 2 × ( ) 32 n - 1 . 总结:通过这道题可以更清楚地看出来,其实这类找规律就是“A字型”相似的规 律,它们的公比一样,只要求出首项和公比,第n项就可以很简单地表示出来了. 注意,这类找规律要以一次函数为背景或者纯几何背景,如果是以反比例函数或者二 次函数为背景,就不一定是等比规律了. 71