凯特陈 發表於 2025-5-17 19:52:00

反比例函数的深层理解、题目技巧与应用

<pre><code>文化水平:初二
文章只介绍反比例函数的深层理解、题目技巧与应用。
</code></pre>
<p>文章需要掌握的前置知识:</p>
<ol>
<li>《初识反比例函数》。</li>
</ol>
<h1 id="对的理解">对<span class="math inline">\(k\)</span>的理解</h1>
<p>众所周知,反比例函数有且只有一个参数<span class="math inline">\(k\)</span>,这导致它相对于一次函数来说变数更小。那么,让我们深入理解<span class="math inline">\(k\)</span>的意义。</p>
<p>在函数<span class="math inline">\(y=\frac k x\)</span>中,<span class="math inline">\(k\)</span>又被称为比例系数。它的绝对值在几何上,经常被阐述为:<strong>从反比例函数图像上引出的两条垂直于横纵坐标轴的线段与坐标轴所围成的矩形的面积</strong>。嗯?很懵?看不懂?那就用“形”的方法直观理解一下吧。<br>
<img src="https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/52xh6jlv.png" alt="" loading="lazy"></p>
<blockquote>
<p>主播也是用上几何画板了好吧awa</p>
</blockquote>
<p>在计算机绘图软件中,新建参数<span class="math inline">\(k\)</span>并新建函数<span class="math inline">\(y=\frac k x\)</span>。在函数图像上任取一点<span class="math inline">\(A\)</span>,作<span class="math inline">\(AM⊥x, AN⊥y\)</span>。然后度量<span class="math inline">\(AM\)</span>、<span class="math inline">\(AN\)</span>的坐标距离,并计算<span class="math inline">\(AM\cdot AN\)</span>(即<span class="math inline">\(S_{矩形AMON}\)</span>)。拖拽点<span class="math inline">\(A\)</span>,观察<span class="math inline">\(AM\cdot AN\)</span>的变化情况。右击参数<span class="math inline">\(k\)</span>,选择“生成参数的动画”,观察<span class="math inline">\(AM\cdot AN\)</span>随<span class="math inline">\(k\)</span>的变化情况。</p>
<p>可以看出,<span class="math inline">\(AM\cdot AN≡|k|\)</span>,且不随<span class="math inline">\(A\)</span>点位置变化而变化。因此,我们说,<span class="math inline">\(|k|\)</span>表示<strong>从反比例函数图像上引出的两条垂直于横纵坐标轴的线段与坐标轴所围成的矩形的面积</strong>。</p>
<p>接下来,用“数”的方法证明一下吧。</p>
<p>已知反比例函数<span class="math inline">\(y=\frac k x\)</span>可变形为<span class="math inline">\(xy=k\)</span>。在平面直角坐标系中,<span class="math inline">\(x\)</span>、<span class="math inline">\(y\)</span>的几何含义是<strong>坐标系中任意一点的横坐标(<span class="math inline">\(x\)</span>)和纵坐标(<span class="math inline">\(y\)</span>)</strong>。又已知<strong>坐标系中任意一点向<span class="math inline">\(x\)</span>轴作垂线段长为其纵坐标的绝对值,向<span class="math inline">\(y\)</span>轴作垂线段长为其横坐标的绝对值</strong>,因此有:<br>
<strong>反比例函数图像上任意一点横纵坐标的乘积等于<span class="math inline">\(k\)</span>。</strong><br>
命题得证。</p>
<p>也正是这个原因,反比例函数的题目通常和<strong>坐标系中求面积</strong>结合起来考查。</p>
<h1 id="待定系数法确定反比例函数">待定系数法确定反比例函数</h1>
<p>已知反比例函数只有一个参数,因此在使用待定系数法求解时只需要<span class="math inline">\(1\)</span>个方程即可。这是<strong>基本操作</strong>。</p>
<blockquote>
<p>例题:已知反比例函数图像过<span class="math inline">\(A(-2, -3)\)</span>,求反比例函数表达式。</p>
</blockquote>
<p></p><div class="math display">\[解:设y=\frac k x(k为常数,k\neq 0),则有:
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[\frac k {-2} = -3
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[k = 6
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[\therefore 反比例函数表达式为y=\frac 6 x。
\]</div><p></p><h1 id="反比例函数与一次函数">反比例函数与一次函数</h1>
<p>在上一章中我们已经证明了反比例函数<span class="math inline">\(y=\frac k x\)</span>与正比例函数<span class="math inline">\(y=x\)</span>的交点为<span class="math inline">\((±\sqrt k, ±\sqrt k)\)</span>,显然它们关于原点对称。那么,能否证明<span class="math inline">\(y=\frac a x\)</span>和<span class="math inline">\(y=bx\)</span>的交点也关于原点对称呢?</p>
<p></p><div class="math display">\[解:设交点坐标为P(m,n),则有:
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[\left\{
\begin{aligned}
&amp;mn=a&amp;(1)\\
&amp;bm=n&amp;(2)\\
\end{aligned}
\right.
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[(2)式代入(1)式,得:
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[bm^2=a, m=±\sqrt \frac a b
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[代入(1)式,得:
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[n=±\frac a m=±\frac a {\sqrt \frac a b}=±\sqrt {a^2 \cdot \frac b a}=±\sqrt {ab}
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[\therefore P点坐标为(±\sqrt \frac a b, ±\sqrt {ab}),显然它们关于原点对称。
\]</div><p></p><p><strong>命题得证。</strong></p>
<p>于是,我们得到如下真命题:</p>
<blockquote>
<p>反比例函数<span class="math inline">\(y=\frac {k_1} x\)</span>与正比例函数<span class="math inline">\(y=k_2x\)</span>(<span class="math inline">\(k_1\)</span>、<span class="math inline">\(k_2\)</span>同号)有两个交点,这两个交点关于原点对称。</p>
</blockquote>
<p>其实,题目中很多时候会将反比例函数与一次函数结合起来,用图像进行考察。请看下题:</p>
<blockquote>
<p>13.一次函数<span class="math inline">\(y=kx\)</span>与反比例函数<span class="math inline">\(y=-\frac 4 x\)</span>的图像相交于<span class="math inline">\(A、B\)</span>两点,点<span class="math inline">\(A\)</span>的坐标为<span class="math inline">\((a,2)\)</span>。<br>
<span class="math inline">\((1)\)</span>求<span class="math inline">\(a\)</span>、<span class="math inline">\(k\)</span>的值。<br>
<span class="math inline">\((2)\)</span>将直线<span class="math inline">\(y=kx\)</span>向上平移<span class="math inline">\(m\)</span>(<span class="math inline">\(m&gt;0\)</span>)个单位长度,与双曲线<span class="math inline">\(y=-\frac 4 x\)</span>在第二象限的一支交于点<span class="math inline">\(C\)</span>,与<span class="math inline">\(x\)</span>轴交于点<span class="math inline">\(E\)</span>,与<span class="math inline">\(y\)</span>轴交于点<span class="math inline">\(P\)</span>。若<span class="math inline">\(PE=PC\)</span>,求<span class="math inline">\(m\)</span>的值。</p>
</blockquote>
<p>整体思路:</p>
<blockquote>
<p><span class="math inline">\((1)\)</span>题先代入反比例函数解出<span class="math inline">\(a\)</span>,然后用一次函数待定系数法解出<span class="math inline">\(k\)</span>。<br>
<span class="math inline">\((2)\)</span>题稍难,需要用<span class="math inline">\(m\)</span>表示<span class="math inline">\(C\)</span>点的坐标。向上平移<span class="math inline">\(m\)</span>个单位长度,因此平移后得<span class="math inline">\(y=-x+m\)</span>。把<span class="math inline">\(P\)</span>、<span class="math inline">\(E\)</span>的坐标用<span class="math inline">\(m\)</span>算出来,然后用<strong>平行—中点—“<span class="math inline">\(8\)</span>”字全等</strong>表示<span class="math inline">\(C\)</span>点坐标再代入反比例函数可以解出<span class="math inline">\(m\)</span>。</p>
</blockquote>
<p>答案:<br>
<img src="https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/3zdjzbva.png" alt="" loading="lazy"></p>
<h1 id="反比例函数的动点问题">反比例函数的动点问题</h1>
<blockquote>
<p>如图,反比例函数<span class="math inline">\(y=\frac k x\)</span>的图像与一次函数<span class="math inline">\(y=\frac 1 4 x\)</span>的图像交于点<span class="math inline">\(A\)</span>、<span class="math inline">\(B\)</span>,点<span class="math inline">\(B\)</span>的横坐标是<span class="math inline">\(4\)</span>。点<span class="math inline">\(P\)</span>是第一象限内反比例函数图像上的动点,且在直线<span class="math inline">\(AB\)</span>的上方。<br>
<span class="math inline">\((1)\)</span>若点<span class="math inline">\(P\)</span>的坐标是<span class="math inline">\((1,4)\)</span>,直接写出<span class="math inline">\(k\)</span>的值和<span class="math inline">\(\triangle PAB\)</span>的面积。<br>
<span class="math inline">\((2)\)</span>设直线<span class="math inline">\(PA\)</span>、<span class="math inline">\(PB\)</span>与<span class="math inline">\(x\)</span>轴分别交于点<span class="math inline">\(M\)</span>、<span class="math inline">\(N\)</span>,求证:<span class="math inline">\(\triangle PMN\)</span>是<strong>等腰三角形</strong>。<br>
<img src="https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/4y5g1acf.png" alt="" loading="lazy"></p>
</blockquote>
<p>我们先进行一些前置操作。</p>
<p><span class="math inline">\(y_B=\frac 1 4 x_B=1\)</span>,<span class="math inline">\(B(1,4)\)</span>。<br>
<span class="math inline">\(k=x_B\cdot y_B=1\times 4=4\)</span>。<br>
计算一下交点<span class="math inline">\(A: \left\{
\begin{aligned}
&amp;y_A=\frac 4 {x_A} \\
&amp;y_A=\frac 1 4 x_A\\
\end{aligned}
\right.
\)</span>可解得<span class="math inline">\(A(-4, -1)\)</span>。</p>
<p>第一题很简单,<span class="math inline">\(k=4\)</span>;<br>
<span class="math inline">\(S_{\triangle PAB}\)</span>可用割补法得到结果<span class="math inline">\(15\)</span>。<br>
<img src="https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/9e3amydy.png" alt="" loading="lazy"><br>
第二题的话,我们需要理清一下思路。<br>
对于坐标系内证明<strong>等腰三角形</strong>的“流派”主要有以下<span class="math inline">\(2\)</span>个:</p>
<ol>
<li>证明<span class="math inline">\(PM=PN\)</span>(通过距离公式实现)。</li>
<li>过<span class="math inline">\(P\)</span>向<span class="math inline">\(x\)</span>轴引一条垂线<span class="math inline">\(PH\)</span>,只需证明<span class="math inline">\(MH=NH\)</span>即可,后续需要完善一下。</li>
</ol>
<p>那么,在这题我们选择哪种方法呢?其实,<strong>两种都可以</strong>。<br>
不管使用哪种方法,<span class="math inline">\(P(1,4)\)</span>是没法再用了,我们便只能设<span class="math inline">\(P(t, \frac 4 t)\)</span>(请出祖传设<span class="math inline">\(t\)</span>技能),明确<span class="math inline">\(0&lt;t&lt;4\)</span>。这个<span class="math inline">\(4\)</span>是因为题目规定<span class="math inline">\(P\)</span>在<span class="math inline">\(AB\)</span>上方,即在<span class="math inline">\(B\)</span>点左侧。</p>
<p>表示出<span class="math inline">\(PM\)</span>和<span class="math inline">\(PN\)</span>的表达式,有<span class="math inline">\(PM: y=\frac 1 tx-\frac {t-4} t\)</span>;<span class="math inline">\(PN: y=-\frac 1 tx+\frac {t+4} t\)</span>。它们与<span class="math inline">\(x\)</span>轴的交点分别为<span class="math inline">\(M(t-4, 0)\)</span>、<span class="math inline">\(N(t+4, 0)\)</span>。</p>
<p>这样,选哪种方法都不为过了。考虑方法<span class="math inline">\(1\)</span>:<span class="math inline">\(PM=\sqrt {(\frac k t)^2+4^2}\)</span>,<span class="math inline">\(PN=\sqrt {(\frac k t)^2+4^2}\)</span>,无需多证,<span class="math inline">\(PM=PN\)</span>。再考虑方法<span class="math inline">\(2\)</span>,那就更为简单:<span class="math inline">\(MH=NH=4\)</span>,直接由<span class="math inline">\(PH垂直平分MN\)</span>证<span class="math inline">\(PM=PN\)</span>。</p>
<h1 id="反比例函数大题总结">反比例函数大题总结</h1>
<p>现在,你知道这类函数大题一般如何考察了吗?</p>
<p>一般地,函数大题具有以下特征:</p>
<ul>
<li>结合反比例函数和一次函数(正比例函数)。</li>
<li>在函数表达式中设出多个参数。</li>
<li>分多个小问。</li>
<li><span class="math inline">\((1)\)</span>题一般要求通过已知条件解出参数。</li>
<li><span class="math inline">\((2)\)</span>题一般在坐标系中证明或添加条件求解,通常需要数形结合。</li>
<li><span class="math inline">\((3)\)</span>题更为进阶,可能需要探究新函数的图像和性质,以及更为复杂的数形结合问题。</li>
</ul>
<p>现在,我们就可以轻松地应对中等或更难的函数大题了。</p>
<h1 id="反比例函数的解析问题">反比例函数的解析问题</h1>
<blockquote>
<p>(株洲)平行四边形<span class="math inline">\(ABCD\)</span>的两个顶点<span class="math inline">\(A\)</span>、<span class="math inline">\(C\)</span>在反比例函数<span class="math inline">\(y=\frac k x\)</span>的图像上,点<span class="math inline">\(B\)</span>、<span class="math inline">\(D\)</span>在<span class="math inline">\(x\)</span>轴上,且<span class="math inline">\(B\)</span>、<span class="math inline">\(D\)</span>两点关于原点对称,<span class="math inline">\(AD\)</span>交<span class="math inline">\(y\)</span>轴于点<span class="math inline">\(P\)</span>。<br>
<span class="math inline">\((1)\)</span>已知点<span class="math inline">\(A\)</span>的坐标为<span class="math inline">\((2,3)\)</span>,求<span class="math inline">\(k\)</span>的值及<span class="math inline">\(C\)</span>点的坐标。<br>
<span class="math inline">\((2)\)</span>在<span class="math inline">\((1)\)</span>的条件下,若<span class="math inline">\(S_{\triangle APO}=2\)</span>,求点<span class="math inline">\(D\)</span>到直线<span class="math inline">\(AC\)</span>的距离。<br>
<img src="https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/m06mocsd.png" alt="" loading="lazy"></p>
</blockquote>
<p>怎么样?有没有一种“坐标系几乎退出舞台”的感觉?<br>
这种具有频繁或强烈的数形结合、需要几何与代数知识几乎<span class="math inline">\(1:1\)</span>运用的题目,我们称之为<strong>解析问题</strong>。</p>
<p>做解析问题其实不需要太慌张,让我们先按部就班把第<span class="math inline">\((1)\)</span>题做完。<br>
<span class="math inline">\(k=x_A\cdot y_A=2\times 3=6\)</span>。已知<span class="math inline">\(▱ABCD\)</span>,则<span class="math inline">\(A\)</span>、<span class="math inline">\(C\)</span>关于<span class="math inline">\(O\)</span>成中心对称,易知<span class="math inline">\(C(-2, -3)\)</span>。</p>
<p><span class="math inline">\((2)\)</span>题就有点麻烦了。要求点<span class="math inline">\(D\)</span>到直线<span class="math inline">\(AC\)</span>的距离,有两种主流方法。</p>
<ul>
<li>结合面积法,将其转换为几何问题。</li>
<li>通过“平行线之间距离处处相等”进行转换。</li>
<li><s>爆肝<span class="math inline">\(DH\)</span>解析式,然后用距离公式。</s></li>
</ul>
<p>显然,第一种更为简单,因为本题已经出现了面积。</p>
<p>首先,因为<span class="math inline">\(A(2,3)\)</span>,我们可以根据<span class="math inline">\(S_{\triangle APO}=OP\cdot x_A\times \frac 1 2=OP=2\)</span>求得<span class="math inline">\(OP=2\)</span>。<br>
接下来,既然用面积法解题,我们就要把<span class="math inline">\(DH\)</span>放到<span class="math inline">\(\triangle OCD\)</span>中解。那么,应该用另一种方法求出<span class="math inline">\(S_{\triangle OCD}\)</span>,显然我们选择<span class="math inline">\(OD\cdot |y_C|\times \frac 1 2\)</span>。<span class="math inline">\(OD\)</span>可以选择求出<span class="math inline">\(AP: y=\frac 1 2x+2\)</span>,然后计算交点即为<span class="math inline">\(D(-4,0)\)</span>。<span class="math inline">\(S_{\triangle OCD}=4\cdot |-3|\times \frac 1 2=6\)</span>。<br>
<span class="math inline">\(OC\)</span>可用勾股定理推出<span class="math inline">\(\sqrt {2^2+3^2}=\sqrt {13}\)</span>,即得<span class="math inline">\(DH\cdot OC\times \frac 1 2=6\)</span>,代入并解得<span class="math inline">\(DH=\frac {12} {\sqrt {13}}=\frac {12}{13}\sqrt {13}\)</span>。</p>
<p><strong>即:<span class="math inline">\(D\)</span>到直线<span class="math inline">\(AC\)</span>的距离为<span class="math inline">\(\frac {12}{13}\sqrt {13}\)</span>。</strong></p>
<p>在做解析问题时,需要时刻牢记<strong>数形结合</strong>。就像此题,如果你只记得代数,爆肝<span class="math inline">\(DH\)</span>解析式然后用距离公式进行计算,不仅会超纲,计算量还很大。如果可以用面积法秒解的话,就可以节省计算量。但是,如果你只记得几何,那么<span class="math inline">\(OD\)</span>的长度就想不到用表达式法代入,这是<strong>大忌</strong>。因为,如果不用表达式法,你能且只能用相似三角形,而这在初二是超纲的。</p>
<p>因此,数形结合是解析问题的致胜法宝。这样,它与普通的函数题便别无两样。</p>
<h1 id="反比例函数的拓展问题">反比例函数的拓展问题</h1>
<p>学一次函数的时候,老师告诉你:</p>
<blockquote>
<p>一次函数的<span class="math inline">\(k\)</span>值如果变化,函数图像会绕某一定点<strong>转转</strong>。<br>
一次函数的<span class="math inline">\(b\)</span>值如果变化,函数图像会沿上下方向<strong>移移</strong>。(具体平移<span class="math inline">\(\Delta b\)</span>个单位。)</p>
</blockquote>
<p>那么, 学了反比例函数的你,有没有想过:<br>
<strong>反比例函数为什么没有“转转”和“移移”呢?</strong></p>
<p>哈哈,不是没有,而是你还没学。这就来了。</p>
<blockquote>
<p>研究函数<span class="math inline">\(y=\frac 6 {x+2}+3\)</span>。</p>
</blockquote>
<p>(学生<span class="math inline">\(OS\)</span>)啊不是,这是什么函数?四不像?<br>
没事,我们先画出它的图像看看。</p>
<p>(列表描点过程略。)<br>
<img src="https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/mr50j7fu.png" alt="" loading="lazy"><br>
看!像不像反比例函数!</p>
<p>但是,它好像相比于反比例函数看来,有了一定变换,看着像是平移变换。</p>
<p>等下!根据<strong>一次函数万能平移解析式变换口诀</strong>(“左加右减,上加下减”),那反比例函数是否也适用呢?<br>
<em>事实上,只要是个函数,它都适用。</em></p>
<p>根据我们的口诀,我们发现,这个函数就是在反比例函数<span class="math inline">\(y=\frac 6 x\)</span>的基础上,<strong>向左平移<span class="math inline">\(2\)</span>个单位</strong>,然后<strong>向上平移<span class="math inline">\(3\)</span>个单位</strong>。再一看图像,还真是!</p>
<p>这下,它的所有性质应该都继承了反比例函数<span class="math inline">\(y=\frac 6 x\)</span>。其实,只不过是所谓的“临界线”变成了直线<span class="math inline">\(x=-2\)</span>和直线<span class="math inline">\(y=3\)</span>。</p>
<blockquote>
<p>增减性:当<span class="math inline">\(x&gt;-2\)</span>和<span class="math inline">\(x&lt;-2\)</span>时,都有<span class="math inline">\(y\)</span>随<span class="math inline">\(x\)</span>的增大而减小。<br>
对称性:关于<span class="math inline">\((-2,3)\)</span>对称,关于直线<span class="math inline">\(y=x+5\)</span>和<span class="math inline">\(y=-x+5\)</span>对称。<br>
最值:<span class="math inline">\(x∈(-∞, -2)\&amp;(-2, +∞), y∈(-∞, 3)\&amp;(3, +∞)\)</span>。</p>
</blockquote>
<p>另外有几点需要你掌握:</p>
<ol>
<li>函数<span class="math inline">\(y=\frac k {x+a}+b\)</span>的图像与<span class="math inline">\(x\)</span>、<span class="math inline">\(y\)</span>两轴<strong>最多各有<span class="math inline">\(1\)</span>个交点</strong>。当<span class="math inline">\(a=0\)</span>时,图像与<span class="math inline">\(y\)</span>轴无交点;当<span class="math inline">\(b=0\)</span>时,图像与<span class="math inline">\(x\)</span>轴无交点。</li>
<li>函数<span class="math inline">\(y=\frac k {x+a}+b\)</span>的图像随<span class="math inline">\(k\)</span>的变化情况与反比例函数的基本一致。</li>
</ol>
<p>那么,考试可能会考察哪些类型的题目呢?下面,我们暂且将函数<span class="math inline">\(y=\frac k {x+a}+b(k, a, b为常数,k\neq 0)\)</span>称为<strong>反比例拓展函数</strong>。</p>
<h2 id="反比例拓展函数与一次函数的交点">反比例拓展函数与一次函数的交点</h2>
<p>给一道我们苏科版数学《学习与评价》单元练习的一道题目。<br>
<img src="https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/60cri9z3.png" alt="" loading="lazy"><br>
看似都是让我们探索所谓的“奇点”,其实是考察这类反比例拓展函数的。因为,第<span class="math inline">\((2)\)</span>题的第$I. $小问的答案是这样的:</p>
<p></p><div class="math display">\[由题意得对于奇点坐标(x, y),xy=2x+2y
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[整理得y=\frac {2x} {x-2} (学生OS:这算什么函数?)
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[“分离常数”,得y=\frac 4 {x-2}+2
\]</div><p></p><p>哦哦哦!是反比例拓展函数啊!<br>
那么, 我们就可以用反比例拓展函数的结论了。来!解$II. <span class="math inline">\(小问!
![](https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/8wa6t856.png)
\)</span>①<span class="math inline">\(图像与坐标轴没有交点,正确。\)</span>a<span class="math inline">\(、\)</span>b$都不为<span class="math inline">\(0\)</span>,因此与<span class="math inline">\(x\)</span>、<span class="math inline">\(y\)</span>轴各有<span class="math inline">\(1\)</span>个交点。但是由于原题中<span class="math inline">\(x\)</span>有取值范围为<span class="math inline">\(x&gt;2\)</span>,所以这一支与坐标轴没有交点。<br>
<span class="math inline">\(②\)</span>在第一象限内<span class="math inline">\(y\)</span>随<span class="math inline">\(x\)</span>的增大而减小。正确。容易看出,在<strong>第一象限</strong>,只有一支图像经过,而满足增减性要求。<br>
<img src="https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/og9bx6qc.png" alt="" loading="lazy"><br>
<span class="math inline">\(③\)</span>对于图像上任意一点<span class="math inline">\((x, y)\)</span>,<span class="math inline">\((x-2)(y-2)\)</span>为定值。正确。已知<span class="math inline">\(y=\frac 4 {x-2}+2\)</span>,有<span class="math inline">\(y-2=\frac 4 {x-2}\)</span>,因此<span class="math inline">\(x-2\)</span>与<span class="math inline">\(y-2\)</span>成反比例。</p>
<p>那么,第<span class="math inline">\((3)\)</span>小题呢?</p>
<blockquote>
<p>在第一象限内,一次函数<span class="math inline">\(y=kx+8\)</span>的图像上奇点的个数随<span class="math inline">\(k\)</span>值的变化而变化,直接写出奇点的个数及对应的<span class="math inline">\(k\)</span>的取值范围。</p>
</blockquote>
<p>这就是题型<span class="math inline">\(A\)</span>:<strong>反比例拓展函数与一次函数的交点</strong>。这题还是比较难的,带上了一次函数的“转转”变换。</p>
<p>解出这类题目的关键是画图。那么,让我们加上函数<span class="math inline">\(y=kx+8\)</span>,看一看函数转动时,交点的个数有什么关系吧。<br>
<img src="https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/3rm03vdv.png" alt="" loading="lazy"><br>
先研究<span class="math inline">\(k&gt;0\)</span>时的情况。可以发现,当<span class="math inline">\(k∈\{0&lt;k&lt;∞\}\)</span>时,直线与反比例拓展函数永远有且只有一个交点。当<span class="math inline">\(k\)</span>很大时,两者在很远的地方也会有一个交点。<br>
当<span class="math inline">\(k&lt;0\)</span>时,又会分一些情况。首先,当<span class="math inline">\(k\)</span><strong>刚刚比<span class="math inline">\(0\)</span>小一点</strong>时,会发现它与拓展函数有两个交点。但是,好像在某一个分界处,两图像相切,只有一个交点。再往下就没有交点了。<br>
这个特殊点就是<span class="math inline">\(k=-1\)</span>时。<br>
<img src="https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/u1v7q3wd.png" alt="" loading="lazy"><br>
你问我是怎么知道的?首先,这题是直接写出答案,你完全可以画图然后感受出来。<br>
那如果非要证明的话,就要用到一元二次方程了,这里简述证明过程。</p>
<blockquote>
<p>已知两函数交点的横坐标是方程组<span class="math inline">\(\left\{
\begin{aligned}
&amp;y=kx+8\\
&amp;y=\frac 4 {x-2}+2\\
\end{aligned}
\right.\)</span>的解。<br>
联立两方程组右侧,得<span class="math inline">\(kx+8=\frac 4 {x-2}+2\)</span>。<br>
等式两边同时乘<span class="math inline">\(x-2\)</span>,由于<span class="math inline">\(x\neq 2\)</span>,因此一些增根的情况不用考虑。<span class="math inline">\((kx+6)(x-2)=4\)</span>。<br>
展开并整理,得<span class="math inline">\(kx^2+(6-2k)x-16=0\)</span>。<br>
这是一个一元二次方程,若其有<span class="math inline">\(1\)</span>个解,则相应的,直线与拓展函数将有且只有<span class="math inline">\(1\)</span>个交点。而一元二次方程只有<span class="math inline">\(1\)</span>个解的条件就是<span class="math inline">\(\Delta =b^2-4ac=0\)</span>。<br>
代入,<span class="math inline">\((6-2k)^2+64k=0\)</span>;展开,<span class="math inline">\(4k^2+40k+36=0\)</span>,还是一个一元二次方程。<br>
套入求根公式,<span class="math inline">\(k=\frac {-40±\sqrt {40^2-4\times 4\times 36}} {2\times 4}\)</span>,<span class="math inline">\(k_1=-1\)</span>,<span class="math inline">\(k_2=-9(舍)\)</span>。</p>
<p>你猜,那个<span class="math inline">\(-9\)</span>是怎么来的?<br>
<img src="https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/1uv07xc1.png" alt="" loading="lazy"><br>
原来交点跑到第四象限了呀,怪不得要舍掉呢。</p>
</blockquote>
<p>综上,交点个数与<span class="math inline">\(k\)</span>取值范围之间的关系为:</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th style="text-align: center">交点个数</th>
<th style="text-align: center"><span class="math inline">\(k\)</span>的取值范围</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td style="text-align: center">0</td>
<td style="text-align: center"><span class="math inline">\(k&lt;-1\)</span></td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center">1</td>
<td style="text-align: center"><span class="math inline">\(k=-1\)</span>或<span class="math inline">\(k&gt;0\)</span></td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center">2</td>
<td style="text-align: center"><span class="math inline">\(-1&lt;k&lt;0\)</span></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<h2 id="反比例拓展函数与方程">反比例拓展函数与方程</h2>
<p>这个快速过一下。</p>
<blockquote>
<p>解方程:<span class="math inline">\((x-3)^2=4\)</span>(利用函数)。</p>
</blockquote>
<p>这道题放在平时,想必大家都会做吧!那如果需要利用函数,而你又没学过二次函数,怎么办?<br>
那就两边同时除以<span class="math inline">\(x-3\)</span>吧。(但是,需要注意除以<span class="math inline">\(0\)</span>的情况,因此检验:当<span class="math inline">\(x=3\)</span>时,方程不成立,因此没有“失根”。)</p>
<p></p><div class="math display">\[\frac 4 {x-3}=x-3
\]</div><p></p><p>诶,又要利用函数,不就是要求<span class="math inline">\(y=\frac 4 {x-3}\)</span>与<span class="math inline">\(y=x-3\)</span>的交点吗?问题转化,下面不再赘述。</p>
<p>答案:<span class="math inline">\(x_1=5\)</span>,<span class="math inline">\(x_2=1\)</span>。</p>
<h2 id="反比例拓展函数与绝对值">反比例拓展函数与绝对值</h2>
<blockquote>
<p>【联合体期末】对函数图像<span class="math inline">\(y=|\frac 6 {x+1}-3|\)</span>的性质进行研究。</p>
</blockquote>
<p>按照我们的惯例,根本不需要它给小题,我们自己研究!</p>
<p>首先画出<span class="math inline">\(y=\frac 6 {x+1}-3\)</span>,基本操作了。<br>
<img src="https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/hrhahk7z.png" alt="" loading="lazy"><br>
然后,根据研究一次函数与绝对值的经验,应该是<strong>三四象限部分图像翻过去</strong>,要求我们画草图并写出两条性质。<br>
<img src="https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/jglg67rj.png" alt="" loading="lazy"><br>
画出来呢,就是这个样子。<br>
两条性质也很好写嘛,增减性和最值描述一遍。</p>
<blockquote>
<p><span class="math inline">\((4)\)</span>研究后发现,方程<span class="math inline">\(|\frac 6 {x+1}-3|=a\)</span>中,随着<span class="math inline">\(a\)</span>的变化, 方程的解的个数也会有所变化。结合图像,就<span class="math inline">\(a\)</span>的取值范围探讨方程解的情况。</p>
</blockquote>
<p>嗯,这是一道很经典的反比例拓展函数、函数与绝对值、函数与方程的<strong>大题</strong>!!出题人很有水平!!</p>
<p>但是做起来不难。既然要<span class="math inline">\(|\frac 6 {x+1}-3|=a\)</span>,那就要<span class="math inline">\(y=a\)</span>,就是找<span class="math inline">\(y=a\)</span>与<span class="math inline">\(y=|\frac 6 {x+1}-3|\)</span>交点的个数与<span class="math inline">\(a\)</span>取值范围之间的关系,拿着尺子水平推过去一顿分析就完事了。<br>
<img src="https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/zcf4w96m.png" alt="" loading="lazy"></p>
<table>
<thead>
<tr>
<th style="text-align: center"><span class="math inline">\(a\)</span>的取值范围</th>
<th style="text-align: center">方程解</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td style="text-align: center"><span class="math inline">\(a&lt;0\)</span></td>
<td style="text-align: center">无解</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center"><span class="math inline">\(a=0\)</span></td>
<td style="text-align: center">有<span class="math inline">\(1\)</span>个解(具体为<span class="math inline">\(x=1\)</span>)</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center"><span class="math inline">\(0&lt;a&lt;3\)</span></td>
<td style="text-align: center">有<span class="math inline">\(2\)</span>个(正数)解</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center"><span class="math inline">\(a=3\)</span></td>
<td style="text-align: center">无解</td>
</tr>
<tr>
<td style="text-align: center"><span class="math inline">\(a&gt;3\)</span></td>
<td style="text-align: center">有<span class="math inline">\(2\)</span>个(负数)解</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<h2 id="挑战中考">挑战中考</h2>
<blockquote>
<p>【<span class="math inline">\(2019\)</span>鼓楼一模】把一个函数图像上每个点的纵坐标变为原来的倒数(原函数图像纵坐标为0的点除外)、横坐标不变,可以得到另一个函数的图像,我们称这个过程为倒数变换。<br>
例如,将<span class="math inline">\(y=x\)</span>的图像经过倒数变换后可得到<span class="math inline">\(y=\frac 1 x\)</span>的图像。特别地,因为<span class="math inline">\(y=x\)</span>图像上纵坐标为0的点是原点,所以该点不做变换,因此<span class="math inline">\(y=\frac 1 x\)</span>的图像上也没有纵坐标为<span class="math inline">\(0\)</span>的点。<br>
<span class="math inline">\((1)\)</span>请画出<span class="math inline">\(y=-x+1\)</span>的图像和它经过倒数变换后的图像。<br>
<span class="math inline">\((2)\)</span>观察上述图像,结合学过的关于函数图像与性质的认识,<br>
<span class="math inline">\(①\)</span>猜想:倒数变换得到的图像和原函数的图像之间可能有怎样的联系?写出两个即可。<br>
<span class="math inline">\(②\)</span>说理:请简要解释你其中一个猜想。</p>
</blockquote>
<p>第<span class="math inline">\((1)\)</span>小题,直接秒的那种。<br>
<img src="https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/j0m4sth1.png" alt="" loading="lazy"><br>
第<span class="math inline">\((2)\)</span>小题需要我们写出两个性质。其中一个性质还是很好写的。<br>
<strong>原图像<span class="math inline">\(x\)</span>轴上方的部分,经倒数变换后仍在<span class="math inline">\(x\)</span>轴上方;原图像<span class="math inline">\(x\)</span>轴下方的部分,经倒数变换后仍在<span class="math inline">\(x\)</span>轴下方。</strong></p>
<p>那第二个该怎么写……<br>
既然我们现在有了两个图像,那我们能研究的对象是不是又多了一个呢?<br>
<strong>若两图像有交点,则交点的纵坐标应为<span class="math inline">\(1\)</span>和<span class="math inline">\(-1\)</span>。</strong><br>
这是我们观察<span class="math inline">\((1)\)</span>小题的两个图像得出的结论。</p>
<p>既然猜想了,那我们进行论证。(以下是简要证明)<br>
证明都很好想,需要围绕反比例函数进行证明。因为倒数就是和反比例函数挂钩的。</p>
<p></p><div class="math display">\[(1): \because进行了倒数变换,
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[\therefore 对于图像上一点(x,y),变换后为(x,\frac 1 y)
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[\because 令y'=\frac 1 y
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[\therefore 它们成反比例关系,二者同号。
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[\therefore 它们保持相对于x轴位置不变。
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[(2) 设倒数变换前y=f(x),则倒数变换后y'=\frac 1 {f(x)}。
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[联立:\left\{
\begin{aligned}
&amp;y=f(x)\\
&amp;y=\frac 1 {f(x)}\\
\end{aligned}
\right.\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[解得f(x)=±1,即y=±1,
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[\therefore 交点的纵坐标为1或-1。
\]</div><p></p><p>没想到啊,中考题也被我们解出来了。</p>
<p>现在,你应该完全掌握了反比例函数的“移移”了吧。其实,反比例函数的“转转”由于过于复杂,考试<strong>永远也不会考</strong>。</p>
<h1 id="反比例函数的应用">反比例函数的应用</h1>
<p>应用类的题目不是很难,我们简单过一下,找一个例题,讲明白所有应用。<br>
<img src="https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/edvc1bw9.png" alt="" loading="lazy"><br>
这道学校讲义上的例题,不仅涵盖了分段函数,还有函数与不等式、函数与实际意义等等,算是应用类问题的天花板了。让我们解决一下这个问题。<br>
第<span class="math inline">\((1)\)</span>小题通常让我们计算表达式,这题也是如此,只不过分段函数更为难算。不妨一口气全设出来。</p>
<p></p><div class="math display">\[设y=\left\{
\begin{aligned}
&amp;k_1x+20&amp;(0\leq x\leq b)\\
&amp;100&amp;(b&lt; x\leq b+1)\\
&amp;\frac {k_2} x&amp;(b+1&lt;x\leq c)\\\
\end{aligned}
\right.\]</div><p></p><p>然后代入一些点:</p>
<p></p><div class="math display">\[k_2=x_D\cdot y_D=18\times 50=900
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[令y=100, b+1=9, b=8(应检验)
\]</div><p></p><p></p><div class="math display">\[8\times k_1+20=100, k_1=10
\]</div><p></p><p>由于说水温不能低于<span class="math inline">\(20\)</span>度,故有<span class="math inline">\(y\geq 20\)</span>,可得<span class="math inline">\(x\leq 45\)</span>(应检验并根据增减性说明)。</p>
<p></p><div class="math display">\[\therefore y=\left\{
\begin{aligned}
&amp;10x+20&amp;(0\leq x\leq 8)\\
&amp;100&amp;(8&lt; x\leq 9)\\
&amp;y=\frac {900} x&amp;(9&lt;x\leq 45)\\\
\end{aligned}
\right.\]</div><p></p><p>第<span class="math inline">\((2)\)</span>题则是根据增减性与不等式联系解答,算是基本功。注意是从水烧开到泡茶。<br>
令<span class="math inline">\(y=80\)</span>,则有<span class="math inline">\(\frac {900} x=80\)</span>,解得<span class="math inline">\(x=\frac {45} 4\)</span>,应检验。<br>
<span class="math inline">\(\because k=900&gt;0 \therefore\)</span>当<span class="math inline">\(x&gt;9\)</span>时,<span class="math inline">\(y\)</span>随<span class="math inline">\(x\)</span>的增大而减小。<br>
<span class="math inline">\(\therefore x\)</span>最小为<span class="math inline">\(\frac {45} 4\)</span>,<span class="math inline">\(\frac {45} 4-8=\frac {13} 4\)</span>。<br>
因此,从水开到泡茶需要等待<span class="math inline">\(\frac {13} 4\)</span>分钟。</p>
<p>此类题目基本都是利用模版答题,没有太大的难度。</p>
<p>至此,“反比例函数”系列内容已结束,之后若有值得考量的题目将会发表在新的帖子中。希望能够对你的反比例函数学习有帮助。</p><br><br>
来源:https://www.cnblogs.com/ZzqMath-Coding/p/18881516
頁: [1]
查看完整版本: 反比例函数的深层理解、题目技巧与应用