廖浩偉
函數(shù)圖象是表示函數(shù)的方法之一,也是中考命題的熱點,結合幾則例題,探討函數(shù)圖象的幾個考向,即根據(jù)具體問題畫出函數(shù)圖象,根據(jù)函數(shù)圖象獲取信息解決問題,以及動點問題的函數(shù)圖象,以幫助學生掌握函數(shù)圖象的處理方法,突破函數(shù)圖象難點.
1 根據(jù)具體問題畫出函數(shù)圖象
根據(jù)具體問題畫函數(shù)圖象,首先要找出函數(shù)圖象的起點、拐點、終點,它們決定了函數(shù)圖象的范圍與方向;其次要找出每兩“點”之間的函數(shù)關系屬于一次函數(shù)、二次函數(shù)還是反比例函數(shù),它決定了函數(shù)圖象的形狀;最后用平滑的曲線按自變量由小到大的順序,將關鍵點連接起來.
例1體育課上老師布置學生練習往返跑,小剛去時以4 m/s的平均速度跑完,回來時以6 m/s的平均速度跑回起點,速度與時間的變化關系如圖1.
(1)從起點到終點的路程是多少?
(2)在圖2中畫出小剛跑步中,離終點距離s(單位:m)與時間t(單位:s)之間的大致圖象.
解析:(1)從橫坐標可以看出,小剛去時所用時間為12 s,這段時間小剛的速度為4 m/s,所以從起點到終點的路程為4×12=48(m);
(2)小剛奔跑時間為0時,離終點距離為48 m,此時點的坐標為(0,48);
當小剛到達終點時,奔跑時間為12 s,離終點距離為0 m,此時點的坐標為(12,0);當小剛回到起點時,奔跑時間為20 s,與終點的距離為48 m,此時點的坐標為(20,48).所畫圖象如圖3所示.
評注:本題中畫出了兩個函數(shù)圖象,第一個圖象反映的是奔跑速度與時間之間的關系,第二個圖象反映的是小剛到終點距離和時間之間的關系,雖然所講的都是小剛練習往返跑的事情,但是因為變量不同,函數(shù)圖象也截然不同,所以畫函數(shù)圖象時指明橫、縱坐標表示的量很重要.
2 獲取函數(shù)圖象信息解決問題
對于函數(shù)圖象,一方面要抓住函數(shù)圖象的起點、拐點、終點及兩函數(shù)圖象的交點,兩函數(shù)圖象交點說明此時函數(shù)值相等,在同一坐標系內(nèi),在上方的函數(shù)圖象,函數(shù)值較大,在下方的函數(shù)圖象函數(shù)值較??;另一方面要弄清楚坐標系中橫、縱坐標表示的量,這樣才能與題中的文字敘述銜接起來.
例2某車間的甲、乙兩名工人分別同時生產(chǎn)同種零件,在開始生產(chǎn)的前2個小時為生產(chǎn)磨合期,2個小時后有一人停工一段時間對設備進行改良升級,以提升生產(chǎn)效率,另一人進入正常的生產(chǎn)模式.他們每人生產(chǎn)的零件總數(shù)y(單位:個)與生產(chǎn)時間t(單位:h)的關系如圖4所示.根據(jù)圖象回答:
(1)在生產(chǎn)過程中,哪位工人對設備進行改良升級,停止生產(chǎn)多長時間?
(2)當t為多少時,甲、乙所生產(chǎn)的零件個數(shù)第一次相等?甲、乙中,誰先完成一天的生產(chǎn)任務?
(3)設備改良升級后每小時生產(chǎn)零件的個數(shù)是多少?與另一工人的正常生產(chǎn)速度相比每小時多生產(chǎn)幾個?
解析:(1)由圖象可知,甲有一段圖象是水平的,表示在這段時間內(nèi)生產(chǎn)的零件沒有增加,所以在生產(chǎn)的過程中,甲進行了改良,停止生產(chǎn)的時間5-2=3(h).
(2)由圖象可知,當t=3時,甲與乙的函數(shù)圖象第一次相交于一點,所以當t=3時,甲和乙第一次生產(chǎn)零件的個數(shù)相同,均為10個.由圖象可知,甲完成任務用時7 h,乙完成任務用時8 h,所以甲、乙中,甲先完成一天的生產(chǎn)任務.
(3)由圖象可知,設備改良升級后,甲共生產(chǎn)的零件數(shù)為40-10=30(個),所用時間為7-5=2(h),所以設備改良升級后甲每小時生產(chǎn)零件的個數(shù)是30÷2=15(個);乙進入正常生產(chǎn)后,共生產(chǎn)了36個零件,所用時間為8-2=6(h),所以每小時生產(chǎn)零件的個數(shù)是36÷6=6(個).因此,改良后,甲每小時比乙多生產(chǎn)15-6=9(個).
評注:對于函數(shù)圖象,水平線表示自變量增加而函數(shù)值沒變;從左往右看,上升線表示函數(shù)值隨自變量的增大而增大;下降線表示函數(shù)值隨自變量的增大而減小.
3 動點問題的函數(shù)圖象
動點問題首先要確定動點的運動路徑和運動方向,其次要弄清運動速度,一般以運動時間為自變量,以某條線段的長或圖形的面積為因變量,根據(jù)因變量的變化情況,常以拐點為分界點,動點的運動路徑可分為幾個階段,在不同的階段自變量與因變量會呈現(xiàn)不同的函數(shù)關系,也就是在不同的自變量范圍內(nèi),函數(shù)圖象在變化.
例3如圖5所示,△ABC中,AC=6 cm,AB=BC=5 cm,點P從點B處出發(fā),沿B→C→A路徑以1 cm/s的速度勻速運動至點A,設BP長度為y cm,運動時間為x s.校數(shù)學研究小組嘗試進行函數(shù)y隨自變量x的變化而變化的規(guī)律的探究.以下是數(shù)學研究小組的探究過程,請補充完整:
(1)通過取點,畫圖,測量,得到以下y與x的幾組數(shù)值,如表1所示:
要求:填充表格中空白處的數(shù)值(結果保留一位小數(shù));
(2)在平面直角坐標系中,描出以補全后的表中各組對應值為坐標的點,在圖6中畫出該函數(shù)的圖象;
(3)基于作出的函數(shù)圖象,解決如下問題:當x約為時,BP=CP.
解:(1)表1補全后如下表2:
故答案為:5.0;4.1.
(2)描點、連線,畫出的函數(shù)圖象如圖7:
(3)由題意知:當0≤x≤5時,點P在BC上,此時BP=x,CP=5-x,畫出y=x和y=5-x的圖象,如圖8所示,由圖象知x=2.5時,兩函數(shù)圖象有交點,即BP=CP;當5<x≤11時,點P在AC上,CP=x-5,畫出函數(shù)y=5-x的圖象,由圖象知,當x=9.1時,函數(shù)圖象有交點,即BP=CP.所以當x=2.5或9.1時,BP=PC.
評注:從本題畫出的圖象可以看出,y與x在前期成一次函數(shù)關系.在后期成二次函數(shù)關系,當BP=CP求x的值時,也采用了圖象法,在同一坐標系中畫出BP與x的函數(shù)關系對應的圖象以及CP與x函數(shù)關系對應的圖象,交點處即為BP=CP時x的值.
研究函數(shù)離不開函數(shù)圖象,函數(shù)圖象是函數(shù)關系的一種表示方法,函數(shù)的許多性質(zhì)都是通過函數(shù)圖象獲得的,如函數(shù)的增減性、周期性、最值、圖象的對稱性等,特別地,比較兩個函數(shù)的函數(shù)值大小時,利用函數(shù)圖象直觀明了.對于函數(shù)圖象,要掌握以下三種技能:準確畫函數(shù)圖象、詳細識讀函數(shù)圖象、細致分析函數(shù)圖象.