領 "銜 "人:姜鴻雁(江蘇省特級教師)
組稿團隊:江蘇省無錫市初中數(shù)學名師工作室
同學們,你知道嗎,函數(shù)被德國著名數(shù)學家克萊茵稱為數(shù)學的“靈魂”,可見它的地位和價值至關重要。學完“一次函數(shù)”之后,有的同學感到些許迷糊,甚至覺得有點難。那我們就一起來看看學好一次函數(shù)的幾條必備“攻略”吧。
攻略一:明晰概念,經(jīng)歷數(shù)學抽象,認識數(shù)學模型
函數(shù)研究的是一個變化過程中兩個變量x、y之間的關系,當變量x取一個值,變量y有唯一值與它對應。函數(shù)是從“常量數(shù)學”到“變量數(shù)學”的跨越,必然進入另一番天地。函數(shù)是一個“龐大的家族”,我們從最基本、最簡單的一次函數(shù)開始學習,它的定義是:形如y=kx+b(k、b是常數(shù),k≠0),y是x的一次函數(shù)。它就在我們的生活中,比如:
(1)一輛汽車的油箱中現(xiàn)有汽油5L,加油槍平均加油量為6L/min,那么油箱中的油量y(L)與時間x(min)之間的函數(shù)表達式為y=6x+5;
(2)某水庫的水位在5h內(nèi)持續(xù)上漲,初始水位高度為6m,水位以每小時0.3m的速度上升,則該水庫的水位高度y(m)與時間x(h)之間的函數(shù)表達式為y=0.3x+6;
(3)某登山隊大本營所在地的氣溫為30℃,海拔每升高1km,氣溫下降6℃,登山隊員所在位置的氣溫y(℃)與海拔x(km)之間的函數(shù)表達式為y=-6x+30。
透過現(xiàn)象看本質(zhì),這些實際問題反映的等量關系都是:新值=均勻變化部分+初始值,因此可以抽象出y=kx+b(k≠0)這個數(shù)學模型來描述共性。
攻略二:研究圖像,體會數(shù)形結合,培養(yǎng)幾何直觀
一次函數(shù)的圖像是一條直線,以此表達“均勻變化”的特質(zhì),其圖像位置由k和b決定。我們可以用“控制變量法”來理解。
設k=2(如圖1),隨著b的變化,圖像的位置發(fā)生變化,但相互平行;當k=-2時(如圖2),也是如此。對比圖1、圖2可知,k值影響圖像走勢:當k>0時,y隨x的增大而增大(上升),必過第一、三象限;當k<0時,y隨x的增大而減?。ㄏ陆担?,必過第二、四象限。
再設b=2(如圖3),隨著k的變化,圖像與y軸的公共點始終為(0,2)。
可見,k、b的取值與圖像的位置建立了聯(lián)系。例如,若一次函數(shù)y=kx+k+1的圖像不經(jīng)過第三象限,求k的取值范圍。這里要注意,“不經(jīng)過第三象限”指經(jīng)過第一、二、四象限或經(jīng)過第二、四象限和原點。此類問題都只需畫出草圖,以形助數(shù),故此題答案為-1≤k<0。
借助數(shù)形結合,我們還可以進一步研究如下問題。如圖4,觀察圖像的信息,可求直線AB的函數(shù)表達式和點C、D坐標,聯(lián)立兩個表達式還可以求出點E坐標;利用圖像法能求出不等式-2x+2>0.5x-3的解集;還可求出△BED的面積……
通過研究一次函數(shù)圖像,我們可以深入理解它的性質(zhì),深度剖析它與方程、不等式之間的關系,培養(yǎng)幾何直觀的能力。
攻略三:回歸生活,體驗建模過程,實現(xiàn)問題解決
函數(shù)源自生活,回歸生活。在實際生活中,一次函數(shù)一直發(fā)揮著它的應用價值。
例 小明觀察到某水龍頭因損壞不斷滴水,于是用一個帶有刻度的量筒放在水龍頭下積水,每隔1分鐘記錄量筒中的總水量,得到如下一組數(shù)據(jù):
(1)開始計時時,量筒中有水嗎?
(2)20分鐘時,量筒中的水量是多少mL?
(3)一個人一天大約飲用1500mL水,估算這個水龍頭一個月(按30天計)的漏水量可供一人飲用多少天。
觀察表格發(fā)現(xiàn),前后一分鐘都相差5毫升水,具有“均勻變化”特質(zhì),故建立一次函數(shù)模型:y=kt+b(也可以把一組組值作為點的坐標,在平面直角坐標系中描出,觀察函數(shù)圖像),用待定系數(shù)法求出表達式y(tǒng)=5t+2;令t=0,y=2(mL);令t=20,y=102(mL);1個月的總滴水量:30×24×60×5=216000(mL),再得天數(shù):216000÷1500=144(天)。真是不算不知道,一點一滴皆重要!
同學們,以上“攻略”沿著“概念、圖像與性質(zhì)、實際應用”的路徑展開,這也是學習函數(shù)的一般路徑,為日后學習其他類型的函數(shù)積累經(jīng)驗。一次函數(shù)僅僅打開了函數(shù)的大門,里面有非常廣闊的天地任我們馳騁,讓我們一起慢慢細品這一“數(shù)學之魂”吧!
(作者單位:江蘇省宜興外國語學校)