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文档简介
初中数学八年级(下)“用待定系数法确定一次函数表达式”知识清单
一、核心概念与基本原理
(一)一次函数的基本形式
在数学学科中,形如y=kx+b(其中k,b为常数,且k≠0)的函数,被称为一次函数。其图像是一条直线。【基础】理解这一基本形式是运用待定系数法的前提。当b=0时,函数变为y=kx(k≠0),此时它成为正比例函数,是特殊的一次函数。待定系数法的目标,就是根据已知条件,确定出这两个关键系数k(斜率)和b(截距)的具体数值。
(二)待定系数法的数学本质
待定系数法是一种重要的数学思想方法,属于“算法性知识”的范畴。【重要】其本质是先根据问题的特征设出含有未知系数的函数表达式(即建立数学模型),再根据已知条件(如点的坐标、直线的平行关系等)列出关于这些未知系数的方程或方程组,最后通过解方程(组)求出未知系数,从而得到所求函数表达式的方法。它架起了“已知条件”与“函数解析式”之间的桥梁。
(三)点的坐标与函数解析式的关系
函数图像上的任意一点P(x,y),都满足该函数的解析式。这意味着,如果知道一个点在一次函数的图像上,那么将该点的横坐标x代入解析式后计算出的y值,必须等于该点的纵坐标。这是将几何条件(点在线上)转化为代数条件(方程)的核心依据。【非常重要】
二、待定系数法确定一次函数表达式的标准流程
(一)基本步骤精析
1.设(设定函数形式):根据题设条件,判断是一次函数还是一般的一次函数,或者是否为正比例函数(过原点)。若未明确指明是正比例函数,一般设所求的一次函数解析式为y=kx+b(k≠0)。如果已知函数图像过原点(0,0),则可直接设为y=kx(k≠0),简化计算。【高频考点】
2.列(列出方程组):将题目中已知的两个点(或一对对应值)的坐标,分别代入所设的解析式中。代入后,会得到关于k和b的两个二元一次方程,将它们联立,构成一个二元一次方程组。
3.解(解方程组求系数):运用代入消元法或加减消元法解这个二元一次方程组,求出k和b的值。这是代数运算的核心环节,要求准确无误。【重点】
4.写(回代写出解析式):将求出的k和b的值,代回到最初设定的函数解析式y=kx+b中,从而得到最终确定的一次函数表达式。注意,此时得到的是一个具体的、不含待定系数的解析式。
(二)不同已知条件下的策略选择
1.已知两点坐标【经典考向】:这是最直接、最常见的考查方式。直接套用上述四步法即可。解题的关键在于代入的准确性,特别是当点的坐标含有分数或负数时,去分母和符号处理要格外小心。
2.已知点坐标与k或b中的一个【基础】:如果题目直接给出了斜率k的值,或者给出了与y轴的交点坐标(即b的值),那么只需要一个点的坐标即可求出另一个未知数。此时,方程组退化为一元一次方程。
3.已知图像经过的象限或位置关系【综合应用】:这类题目不会直接给出点坐标,而是通过描述函数图像的几何特征(如与坐标轴围成的三角形面积、与另一条直线平行或垂直等)来隐含条件。解题策略是先利用几何条件求出点的坐标,或直接建立关于k、b的方程。例如,直线与x轴的交点坐标为(-b/k,0),与y轴的交点坐标为(0,b)。【难点】
三、题型分类与解题技法大全
(一)基础类题型——直接代入求解析式
1.题型描述:题目直接给出两个明确的点的坐标,如“一次函数的图像经过A(1,2)和B(-1,4)两点,求此函数解析式”。
2.考查方式:检验学生对待定系数法基本步骤的掌握程度,以及基本的解方程组能力。
3.解答要点:
1.4.准确设出y=kx+b。
2.5.正确代入,得方程组:
2
=
k
⋅
1
+
b
2=k\cdot1+b
2=k⋅1+b4
=
k
⋅
(
−
1
)
+
b
4=k\cdot(-1)+b
4=k⋅(−1)+b
3.6.解方程组:两式相加或相减消元,解得k=-1,b=3。
4.7.回代写出解析式:y=-x+3。
8.易错点:代入时坐标与字母对应错误;解方程组时计算失误;忘记回代步骤。
(二)图像信息类题型——读图获取信息
1.题型描述:给出一次函数的图像,图像上标有明确的点坐标(如与x轴、y轴的交点坐标),或者给出了直线上的刻度信息,需要学生从图像中读取点坐标。
2.考查方式:考查学生的数形结合能力。图像是信息载体,学生需要具备从图像中抽象出关键数据(点的坐标)的能力。
3.解答要点:
1.4.仔细观察图像,找到直线与坐标轴的交点坐标,或者其他明显被标记的点的坐标。
2.5.如果直线与x轴交于点(m,0),与y轴交于点(0,n),那么b=n,再将(m,0)代入y=kx+n中求出k。
3.6.如果图像是一条线段(实际问题),需要先判断自变量取值范围,但求解析式的方法不变。
7.易错点:读图错误,将点的横纵坐标看反;忽略图像提供的隐含信息,如原点等。
(三)平移与对称类题型——利用变换关系
1.题型描述:已知一条直线L1的解析式,求它平移(上下或左右)或关于某条直线(x轴、y轴)对称后的直线L2的解析式。
2.考查方式:结合图形变换,考查待定系数法的灵活运用和对“k、b”几何意义的深刻理解。
3.核心原理:
1.4.平移【重要】:
1.2.5.上下平移:上加下减(对b操作)。y=kx+b向上平移m个单位得y=kx+b+m;向下平移m个单位得y=kx+b-m。斜率k不变。
2.3.6.左右平移:左加右减(对x操作)。y=kx+b向左平移m个单位得y=k(x+m)+b;向右平移m个单位得y=k(x-m)+b。斜率k不变。
4.7.对称【难点】:
1.5.8.关于x轴对称:x不变,y变为相反数,即新解析式满足-y=kx+b,整理得y=-kx-b。
2.6.9.关于y轴对称:y不变,x变为相反数,即新解析式满足y=k(-x)+b,整理得y=-kx+b。
3.7.10.关于原点对称:x、y均变为相反数,即-y=k(-x)+b,整理得y=kx-b。
11.解答要点:首选根据变换规律直接写出新解析式;若变换规律不熟悉,也可在已知直线上任取两个特殊点(如与坐标轴的交点),求出这两个点变换后的对应点坐标,再用待定系数法求新直线的解析式。
(四)面积相关类题型——构建方程求系数
1.题型描述:已知一次函数与坐标轴围成的三角形面积,或者已知与另一条直线及坐标轴围成的多边形面积,反求一次函数解析式中的待定系数。
2.考查方式:综合考查一次函数与几何图形的结合,将面积条件转化为关于k、b的方程,体现了代数与几何的深度融合。【高频考点】
3.核心原理:直线y=kx+b(k≠0)与x轴交点坐标为A(-b/k,0),与y轴交点坐标为B(0,b)。则它与坐标轴围成的三角形面积为S=1/2*|OA|*|OB|=1/2*|-b/k|*|b|=(b²)/(2|k|)。
4.解题步骤:
1.5.用含k、b的式子表示出与x轴、y轴的交点坐标。
2.6.根据题意,利用三角形面积公式列出方程:S=1/2*|x轴截距|*|y轴截距|。
3.7.结合题目中可能给出的其他条件(如直线经过某点、与另一条直线平行等),再列出一个关于k、b的方程。
4.8.联立方程组求解。注意:由于涉及绝对值,解往往不唯一,需要根据直线的位置(经过的象限)来检验解的合理性,舍去不符合图像位置的解。【非常重要】
(五)平行与垂直类题型——利用位置关系
1.题型描述:已知一次函数的图像与已知直线平行(或垂直),并且经过某个点,求其解析式。
2.考查方式:考查对直线位置关系的代数化理解。
3.核心原理:
1.4.平行【重要】:若两条直线L1:y=k₁x+b₁和L2:y=k₂x+b₂平行,则它们的斜率相等,即k₁=k₂,且b₁≠b₂(若不相等则为同一直线)。所以,只需求出另一个条件即可确定b。
2.5.垂直【拓展】:若两条直线互相垂直(且斜率均存在),则它们的斜率之积为-1,即k₁*k₂=-1。这一性质在更高年级的数学学习中会广泛应用,在此阶段可作为拓展知识,提升思维深度。
6.解答要点:先根据平行关系确定所求直线的斜率k,再将其与已知点坐标代入y=kx+b,解出b即可。
(六)实际问题应用类题型——建模求解
1.题型描述:结合实际生活情境(如行程问题、弹簧称重、手机话费套餐、水费阶梯收费等),给出几组对应数据(表格形式)或图像,要求学生求出表示函数关系的表达式。
2.考查方式:考查学生将实际问题抽象为数学模型的能力,即数学建模素养。待定系数法是连接数据与模型的工具。【热点】
3.解答要点:
1.4.分析变量:明确问题中的自变量和因变量分别是什么,并用字母表示(如时间t和路程s)。
2.5.提取数据:从表格、图像或文字描述中,准确获取两对(或多对)对应的数值。注意自变量的取值范围对函数形式的影响(例如分段函数)。
3.6.模型假设:根据问题背景,判断是否满足一次函数关系(通常是均匀变化)。若满足,则设函数式为y=kx+b。
4.7.代入求解:选取两对对应值,代入所设表达式,用待定系数法求出k、b。
5.8.检验与解释:将求得的表达式代入另一组数据检验是否吻合,并结合实际背景写出最终答案(注意自变量的取值范围)。
9.易错点:忽视实际问题中自变量的取值范围,导致解析式适用区间错误;数据选取错误,未使用变化过程中的对应数据。
四、深度学习与思维拓展
(一)待定系数法与方程思想的深化
待定系数法的核心是方程思想。当已知条件复杂时,需要具备更强的“将条件转化为方程”的意识。例如,已知函数y=kx+b与y=-3x平行且过点(2,-1),则“平行”转化为方程k=-3;“过点”转化为方程-1=(-3)*2+b。这里,每一个几何或文字条件都对应着一个代数方程。学会寻找并翻译这些条件,是解题的关键。
(二)从“两个点”到“一组条件”的认知升级
传统教学中强调“两点确定一条直线”,这“两点”可以是直接的坐标,也可以是间接的、能推导出两点坐标的条件,甚至可以是不直接表现为“点”的条件组合,如“与直线y=2x平行且与y轴交于点(0,3)”,前者决定了k,后者直接给出了b,本质上仍然是两个独立的条件。因此,可以拓展为:要确定一个一次函数表达式(k和b),需要且仅需要两个独立的、互不矛盾的条件。这种认知升级有助于学生解决更为复杂、条件更为隐晦的问题。
(三)跨学科视野下的待定系数法
1.在物理学中的应用【跨学科链接】:在匀速直线运动中,路程s与时间t的关系为s=vt+s₀(其中v是速度,s₀是初始路程)。这完全是一个一次函数模型。通过实验测得两组数据(t₁,s₁)和(t₂,s₂),利用待定系数法就可以求出速度v和初始位置s₀。在“探究弹簧伸长量与拉力的关系”实验中,弹簧长度L与所挂砝码质量m的关系为L=km+L₀(在弹性限度内),通过测量数据同样可以用待定系数法求出弹簧的劲度系数k和原长L₀。
2.在经济学中的应用【跨学科链接】:简单的成本函数C(x)=mx+b,其中x是产品数量,m是单位变动成本,b是固定成本。如果已知生产某批产品的总成本,就可以利用待定系数法求出成本函数,从而预测其他产量下的成本。
(四)待定系数法与函数家族
一次函数是整个初中函数学习的起点。待定系数法作为一种通用的数学方法,在后续学习反比例函数y=k/x、二次函数y=ax²+bx+c时将会被反复使用。其思想是相通的:先根据函数类型设出通式(含有待定系数),然后代入足够多的点(一次函数需2个,反比例函数需1个,二次函数需3个),列出方程(组)求解。掌握好一次函数中的待定系数法,就为后续所有函数的学习奠定了坚实的基础。【重要】
五、考点透视与备考策略
(一)高频考点清单
1.【★高频考点】直接给出两点坐标求解析式。
2.【★高频考点】结合图像信息(尤其是与坐标轴的交点)求解析式。
3.【★高频考点】利用平移规律求新解析式。
4.【★高频考点】结合三角形面积求解析式(需考虑多解情况)。
5.【★热点】在实际问题情境中,通过待定系数法建立一次函数模型。
(二)易错点与避坑指南
1.“设”的陷阱:当题目没有明确说明是正比例函数时,切忌直接设成y=kx。必须设成y=kx+b(k≠0),否则会遗漏b=0(即过原点)的情况。
2.“列”的陷阱:代入点坐标时,是“将x换成横坐标,y换成纵坐标”,顺序不能颠倒。例如点(2,3)代入应得3=2k+b,而不是2=3k+b。
3.“解”的陷阱:解含分数或系数的二元一次方程组时,计算要仔细。建议在草稿纸上清晰演算每一步,并代入原方程进行验算。
4.“写”的陷阱:最终结果要写成y=kx+b的形式,且k、b应化为最简形式(如分数要化为最简分数,系数是小数时可化为分数以保持精确性)。
5.面积问题中的绝对值陷阱:当题目涉及直线与坐标轴围成的面积时,求出的k或b往往有正负两个值。务必结合直线的走向(经过哪些象限)或题目的其他条件,判断解是否符合实际情况。例如,若直线经过一、二、四象限,则k<0,b>0,据此可舍去不符合条件的解。
(三)解题步骤口诀化记忆
为了帮助学生快速、准确地解题,可以将待定系数法的步骤编成口诀:
“一次函数通式设,y等kx加b莫忘k非零;
已知两点代入列,方程组写要分明;
加减代入细心解,k与b值现原形;
回代通式写答案,检验确保它可行。”
六、典型例题精析与思维建模
(一)基础例题精析
例1:已知一次函数的图像经过点(3,5)和(-4,-9),求这个一次函数的解析式。
思维建模:
1.识别题型:基础类,已知两点。
2.设:设一次函数解析式为y=kx+b(k≠0)。
3.列:将(3,5)和(-4,-9)代入,得方程组:
5
=
3
k
+
b
(
1
)
5=3k+b\quad(1)
5=3k+b(1)−
9
=
−
4
k
+
b
(
2
)
-9=-4k+b\quad(2)
−9=−4k+b(2)
4.解:用(1)式减去(2)式,消去b,得5-(-9)=3k-(-4k)=>14=7k=>k=2。将k=2代入(1)式,得5=3*2+b=>b=-1。
5.写:所以,所求一次函数解析式为y=2x-1。
点评:此题是标准的待定系数法应用,每一步清晰明确,是必须熟练掌握的基础题。
(二)综合例题精析
例2:已知一次函数y=kx+b的图像经过点A(2,0),且与坐标轴围成的三角形面积为4,求该一次函数的解析式。
思维建模:
1.识别题型:综合类,结合面积条件。
2.分析:图像过A(2,0),说明2是函数图像与x轴交点的横坐标的一部分,但这里A点就是与x轴的交点吗?不一定。因为直线与x轴交点纵坐标为0,所以A(2,0)就是直线与x轴的交点。设直线与y轴交点为B(0,b)。【重要发现】
3.确定几何条件:直线与坐标轴围成的三角形是Rt△AOB,其中OA=2,OB=|b|(因为b可能为负,距离要取绝对值)。
4.列方程:三角形面积S=1/2*OA*OB=1/2*2*|b|=4。解得|b|=4,所以b=4或b=-4。
5.利用已知点求k:
1.6.当b=4时,直线过A(2,0)和B(0,4),代入或直接用斜率公式得k=(4-0)/(0-2)=4/(-2)=-2。解析式为y=-2x+4。
2.7.当b=-4时,直线过A(2,0)和B(0,-4),得k=(-4-0)/(0-2)=-4/(-2)=2。解析式为y=2x-4。
8.检验与结论:
1.9.对于y=-2x+4,与x轴交于(2,0),与y轴交于(0,4),面积为4,符合题意。
2.10.对于y=2x-4,与x轴交于(2,0),与y轴交于(0,-4),面积为4,符合题意。
所以,所求一次函数解析式为y=-2x+4或y=2x-4。
点评:此题的关键在于识别出点A就是与x轴的交点,并正确使用绝对值表示距离。题目隐含了多解的可能,需要学生具备分类讨论的意识。
(三)实际应用例题精析
例3:某市出租车收费标准如下:行驶路程不超过3千米时收费8元;超过3千米时,每增加1千米加收1.5元(不足1千米按1千米计)。设行驶路程为x(千米)(x>3),乘车费用为y(元)。请求出当x>3时,y与x之间的函数关系式。
思维建模:
1.识别题型:实际应用类,分段函数中的一段。
2.理解题意:当x>3时,费用由起步价8元加上超出3千米部分的费用组成。超出部分每千米1.5元。这是一个典型的均匀变化模型,符合一次函数特征。
3.提取数据点:
1.4.当x=3时,收费y=8元(这是分段点,也是当x>3时函数图像的起点)。
2.5.当x=4时,收费y=8+1.5*(4-3)=9.5元。得到点(4,9.5)。
3.6.当x=5时,收费y=8+1.5*(5-3)=11元。得到点(5,11)。
7.设与列:设当x>3时,函数解析式为y=kx+b。选取(4,9.5)和(5,11)代入。
9.5
=
4
k
+
b
9.5=4k+b
9.5=4k+b11
=
5
k
+
b
11=5k+b
11=5k+b
8.解:两式相减,得11-9.5=5k-4k=>k=1.5。代入得11=5*1.5+b=>b=11-7.5=3.5。
9.写:所以,所求函数关系式为y=1.5x+3.5(x>3)。
10.验证:将x=3代入此式得y=1.5*3+3.5=4.5+3.5=8,与实际情况吻合(在分段点处连续)。
点评:此题关键在于理
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