一次函数 ★
对应人教版八年级下册第二十三章。
一次函数描述“均匀变化”:自变量 每增加 1,函数值 总是变化同一个数 。 写成式子是 (、 是常数,),它的图象是一条直线。
从哪里来#
先看几个生活中的例子:
| 情境 | 起点 | 每一步的变化 | 函数关系 |
|---|---|---|---|
| 手机套餐:月租 20 元,每通话 1 分钟加 0.1 元 | 不打电话也要付 20 元 | 每多 1 分钟,多 0.1 元 | |
| 一根 20 cm 长的蜡烛,每分钟烧掉 0.5 cm | 开始时长 20 cm | 每过 1 分钟,短 0.5 cm | |
| 匀速行驶的汽车,速度 60 km/h,从出发点开始计算路程 | 开始时路程为 0 | 每过 1 小时,多走 60 km |
三个例子的共同点是:有一个起点,然后每一步变化的量都一样。 起点就是 ( 时 的值),每一步的变化量就是 。这种关系就叫一次函数:
- () 叫一次函数。 的次数是 1,所以叫“一次”。
- 时, 叫正比例函数,它是一次函数的特殊情况:起点是 0, 和 成正比。
为什么要求 ? 时 ,不管 怎么变, 都不变,已经没有“变化”可言,也就不是一次函数了。
为什么图象是一条直线#
在 的图象上,取 这几个点。 每增加 1, 都增加 0.5。从一个点走到下一个点,都是“向右 1 格、向上 0.5 格”,形成一级一级相同的台阶:
每一级台阶都是一个直角三角形,两条直角边分别是 1 和 ,夹角都是直角。根据“两边及其夹角分别相等的两个三角形全等”,这些小三角形全部全等(见第五部分“全等三角形”),所以每一段斜边和水平方向的夹角都相等。相邻两段斜边首尾相接、方向又相同,连起来就不会拐弯,是一条直线。
不只取整数,取 0.5、0.1 这样更小的步长,道理也一样。所以一次函数的图象是一条直线。
既然是直线,画图时只要找两个点,因为两点确定一条直线(见第一部分“基本事实”)。最方便的两个点通常是与 轴的交点 ,和再往右走 1 步的点 。
k 和 b 管什么#
管起点。 时 ,所以直线和 轴交于点 。 变了,直线整体上下平移,倾斜程度不变:
从另一个角度看: 的每个函数值都比 多 ,所以它的图象就是把 的图象向上平移 个单位( 是负数就向下)。
管方向和陡缓。 每增加 1, 变化 :
- 时, 增加, 也增加,直线从左往右上升;
- 时, 增加, 反而减少,直线从左往右下降;
- 越大,每一步变化得越多,直线越陡。
直线经过哪几个象限,不用背表格,看两件事就能推出来:从哪里出发( 决定直线和 轴交在上半轴还是下半轴),往哪个方向走( 决定上升还是下降)。比如 :从 轴上的点 出发,往右走一路下降,先经过第一象限,穿过 轴后进入第四象限;往左走一路上升,留在第二象限。所以它经过第一、二、四象限。
待定系数法:两个条件定一条直线#
知道了函数是一次函数,只剩 和 两个数不知道,这时只要两个条件就能求出它们:把两个点的坐标代入 ,得到关于 、 的二元一次方程组,解出来就行。这种先设出式子、再求系数的方法叫待定系数法。
为什么恰好两个条件?代数上,两个未知数需要两个方程;几何上,两点确定一条直线。这是同一件事的两种说法。
例 1 一次函数的图象经过点 和 ,求它的解析式。
思路: 是一次函数,所以设 ,两个点给出两个方程。
解: 设 。把两点坐标代入,得
两式相加,得 ,所以 ;代入第一个式子,得 。所以解析式是 。
检验: 时,,和已知点一致。
一次函数与方程、不等式:同一个问题的三种问法#
对于 ,下面三个问题其实在问同一条直线:
| 问法 | 代数的问法 | 在图象上看 |
|---|---|---|
| 取什么值时 ? | 解方程 ,得 | 直线和 轴的交点 的横坐标 |
| 取什么值时 ? | 解不等式 ,得 | 直线在 轴上方的部分,对应的 的范围 |
| 取什么值时 ? | 解不等式 ,得 | 直线在 轴下方的部分,对应的 的范围 |
两个一次函数放在一起,就对应二元一次方程组。方程组
的解,就是同时满足两个式子的 、,也就是同时在两条直线上的点:两条直线的交点。
用代入法:,得 ,。图上两条直线正好交于 。
反过来也能看出方程组的解有几种情况:两条直线相交,方程组有唯一解;两条直线平行( 相同、 不同),方程组无解。
实际问题:用函数做比较#
例 2 两种手机套餐:A 套餐月租 30 元,通话每分钟 0.1 元;B 套餐没有月租,通话每分钟 0.25 元。每月通话多长时间时,选 A 套餐更省钱?
思路: 两种套餐的月费都随通话时间变化,先把月费和通话时间的关系写出来。设每月通话 分钟,则
- A 套餐的月费:(元);
- B 套餐的月费:(元)。
“A 更省钱”就是“A 的月费小于 B 的月费”。接下来可以直接比较两个式子,也可以把它们看成两个函数,画图比较。
解法一:列不等式。
- A 更省钱,就是 。
- 移项,得 ,即 。
- 两边同时除以 0.15,得 。
- 答:每月通话超过 200 分钟时,选 A 套餐更省钱。
解法二:画函数图象。
- 设月费为 元。A 套餐:;B 套餐:。两个都是一次函数。
- 求两条直线的交点:令 ,得 ,此时 ,交点是 。
- 在同一坐标系中画出两条直线:
- 读图:B 的 更大,上升得更快。在交点左边,B 的直线更低;在交点右边,A 的直线更低。
- 答:每月通话超过 200 分钟时,选 A 套餐更省钱;正好 200 分钟时两种一样;少于 200 分钟时选 B 套餐更省钱。
想一想: 两种解法用的是同一个关系,只是看的角度不同。
| 比较 | 解法一:列不等式 | 解法二:画函数图象 |
|---|---|---|
| 核心的一步 | 解 | 找两条直线的交点,再看哪条线在下面 |
| 得到什么 | 一个答案: | 整个变化过程:交点左边、交点上、交点右边分别哪种便宜,差距怎样随通话时间变大 |
| 好处 | 步骤少,算得快,结果精确 | 直观,一眼看出全局,还能回答题目没问的问题(比如 B 在什么时候更省钱、多打 100 分钟两种套餐差多少钱) |
| 局限 | 只回答了题目问的那一个问题 | 要准确的数值,还得回到方程去算交点 |
两种解法其实是一回事:不等式 成立的 ,正是图上 A 的直线在 B 的直线下方的那一段对应的 ;不等式变成等式 时的解 ,正是两条直线交点的横坐标。只要一个答案时,列不等式更快;要比较整个过程、或者一时不知道从哪下手时,先画图看清全局,再用方程算出精确值。
易错点#
- 忘了 。 问“ 是一次函数, 满足什么条件”,答案是 。一次项系数为 0 时,式子里就没有 了。
- 把 当成直线和 轴的交点。 是 时的 值,是直线和 轴的交点的纵坐标。和 轴的交点要令 去求。
- 读图解不等式时看错了轴。 “”看的是图象在 轴上方的部分,答案是这部分对应的 的范围,不是 的范围。
- 增减性去看 。 “ 随 的增大而增大”只由 决定(),和 无关。 只决定直线上下的位置。
- 实际问题忘了自变量的范围。 通话时间、物品件数不能是负数,件数还必须是整数;开头那根 20 cm 长、每分钟烧掉 0.5 cm 的蜡烛,燃烧的时间不能超过烧完所需的 40 分钟。
联系#
- 二元一次方程组: 方程组的解就是两条直线的交点。见第四部分“二元一次方程组”。
- 一元一次方程和不等式: 解方程 就是找直线和 轴的交点;解不等式 就是看直线在 轴上方的部分。见第四部分“一元一次方程”和第四部分“不等式与不等式组”。
- 全等三角形: 图象为什么是直线,靠的是一级一级台阶三角形全等。见第五部分“全等三角形”。
- 平移: 的作用就是把 的图象上下平移。见第六部分“平移、轴对称与旋转”。
- 锐角三角函数: 是“竖直方向变化量 ÷ 水平方向变化量”, 时正好是直线与 轴正方向夹角的正切,所以 越大直线越陡。见第八部分“锐角三角函数”。
- 二次函数: 一次函数每一步的变化量相同;二次函数每一步的变化量本身在均匀地变,所以图象弯成了抛物线。见第七部分“二次函数”。
真题: 2026 年第 11 题、2026 年第 20 题、2025 年第 20 题、2024 年第 10 题、2022 年第 11 题。