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数形两手抓,学好反比例函数

2022-06-02章晓东

初中生世界·八年级 2022年8期
关键词:反比例代数矩形

章晓东

七年级上学期我们学习了一次函数,并学会了用一次函数解决问题。现在,我们学习了反比例函数,知道了现实世界存在各种各样的函数。回顾这两个单元,大家已经积累了不少关于函数的学习经验,而“数形结合”是其中最为突出的一个。因为数学研究的基本对象就是“数量关系”与“空间形式”,而函数本身就兼具数与形两方面的特征。数形结合是一种数学思想方法,以数解形、以形助数都能够帮助我们完善解题策略,进一步感悟数和形之间的联系。

我们先借助反比例函数表达式,由数想形,经历列表、描点、连线的过程,得到了反比例函数的图像;再借助函数图像直观地研究反比例函数的性质,知道了k值的正负对于函数图像的影响,知道了函数值y随自变量x的变化而变化,还能够比较函数值大小。

例如,已知点A(-2,y1)、B(-1,y2)、C(3,y3)都在反比例函数[y]=[3x]的图像上。借助图像我们很容易得出[y2<y1<y3],即使[y]=[3x]变为[y]=[kx(k>0)],只要我们抓住了“以形助数”,同样能够轻松地借助图像解决问题。

在解决[k1x]+[b>k2x]类型(其中[k1、k2、b]为常数)的不等式时,如果我们借助图像,问题将变得更简单。例如,在求不等式[x]+[1>][2x]的解集时,我们可以利用函数[y]=x+1与[y]=[2x]的图像(如图1),化繁为简,得到[-2<x<]0或[x>1]。当然,大家也可以利用图像求得方程[x]+[1]=[2x]的解。接下来,我们学习了反比例函数的系数k的几何意义。例如,如图2,P是反比例函数[y]=[kx]图像上的一个点,过点P作PA⊥x轴,垂足为A,PC⊥y轴,垂足为C,则矩形OAPC的面积是[k],△PCO的面积为[k2]。同理,你能求出图3(点P、B分别在函数[y]=[4x]、[y]=[2x]的图像上,PB⊥x轴)阴影部分的面积吗?答案是[42]-[22]=1。

再变化,如图4,你会计算△ABC的面积吗?方法一是连接AO、BO,△ABC与△AOB的面积相等;方法二是设A(m,[8m]),进而得到B(m,[-2m]),AB=[10m],可以由数解形,得△ABC的面积为[10m]·m·[12]=5。由此可见,我们知道了反比例函数k的值,便能得到一些几何图形的面积;反之,我们也能够根据已知图形的面积,计算出反比例函数k的值,这体现了数与形之间的联系。

总结上述经验,我们知道,在解决问题的时候,不仅可以将几何问题代数化,也可以将代数问题几何化,在解决同一道问题的时候往往有代数、几何等方法。

再例如,如图5,四边形AOBC是矩形,反比例函数[y]=[kx](k>0)在第一象限内的图像与矩形AOBC的边AC、BC分别交于点M、N,如何判断[AMAC]与[BNBC]的关系?一方面,我们可以将这两个比值分别转化为△AOM与△AOC、△BON与△BOC的面积比;另一方面,我们可以设AC=a,BC=b,则[M(kb],[b)],[N(a],[ka)],∴[AMAC=kab],[BNBC=kab],∴[AMAC=BNBC]。

最后给大家留一道练习题:是否存在一个新矩形,其周长和面积都是长为3、宽为2的矩形的2倍?你想到了哪些方法?

提示如下:(方法1)设新矩形长和宽为x、y,则依题意得x+y=10,xy=12,联立方程组,再探究根的情况;(方法2)用反比例函数[y]=[12x]与一次函数[y]=[-x]+10的图像交点去探究。

(作者單位:江苏省无锡市新吴区新华实验学校)

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