函数 · 一次函数

一次函数的性质

前面两节课,我们分别认识了 一次函数的式子它的图象。这节课,我们把这些观察整理成几条可以明确说出口的性质——以后看到 y=kx+by = kx + b,你不用画图,光看 kkbb 就能说出它怎么变、过哪些点、经过哪些象限。

性质一:增减性(由 kk 决定)

"增减性"说的是:随着 xx 变大,yy 是跟着变大还是变小。

增减性

对于一次函数 y=kx+b  (k0)y = kx + b\;(k \neq 0)

  • k>0k > 0 时,yyxx 的增大而增大,叫增函数
  • k<0k < 0 时,yyxx 的增大而减小,叫减函数

为什么?因为 xx 每增加 11yy 就增加 kk(这是一次函数的本质)。kk 是正的,自然是越加越大;kk 是负的,加的其实是"负的数",yy 就越变越小。

判断增减
  • y=3x2y = 3x - 2k=3>0k = 3 > 0yyxx 增大而增大。
  • y=0.5x+4y = -0.5x + 4k=0.5<0k = -0.5 < 0yyxx 增大而减小。

小提醒:增减性和 bb 无关。bb 只管起点高低,不管"往哪走"。y=100x999y = 100x - 999 虽然起点很低,但 k=100>0k = 100 > 0,依然是增函数。

性质二:与坐标轴的交点

一次函数的图象是直线,它和两条坐标轴各有交点。这两个交点坐标,可以直接用 kkbb 算出来。

yy 轴交点:

x=0x = 0,得 y=by = b。所以交点是:

(0,  b)(0,\; b)

这就是上一节课说的:bb 是直线与 yy 轴交点的纵坐标

xx 轴交点:

y=0y = 0,解 kx+b=0kx + b = 0,得 x=bkx = -\dfrac{b}{k}k0k \neq 0)。所以交点是:

(bk,  0)\left(-\frac{b}{k},\; 0\right)

求两个交点

函数 y=2x4y = 2x - 4

  • yy 轴交点:x=0x = 0y=4y = -4,即 (0,4)(0, -4)
  • xx 轴交点:y=0y = 02x4=02x - 4 = 0,得 x=2x = 2,即 (2,0)(2, 0)

这两个交点特别有用:它们就是"两点法"画图时最常用的两个点(上一节课提过)。而且,(2,0)(2, 0) 这个 xx 轴交点,其实就是方程 2x4=02x - 4 = 0——这又把函数和 解方程 连上了:直线与 xx 轴交点的横坐标,就是对应一次方程的根。

性质三:kkbb 的完整几何意义

把前两节课的观察和本节课串起来,kkbb 在图象上的角色就全了:

 y
   |        /   k>0:向右上倾斜
   |       /    |k| 越大越陡
 b |---●──/------ 直线与 y 轴交于 (0, b)
   |   /
   |   /  k<0:向右下倾斜
   +────────────── x
        (-b/k, 0) 与 x 轴交点
  • kk 的符号:决定直线往右上(k>0k>0)还是右下(k<0k<0)倾斜;
  • k|k| 的大小:决定倾斜的陡缓,k|k| 越大越陡;
  • bb 的值:决定直线与 yy 轴交在 (0,b)(0, b),即整条线竖直平移的"基线"。
不用画图,描述图象

函数 y=12x+3y = -\frac{1}{2}x + 3

  • k=12<0k = -\frac{1}{2} < 0:图象从左上往右下倾斜,是减函数;
  • k=12|k| = \frac{1}{2} 较小:倾斜比较平缓;
  • b=3b = 3:与 yy 轴交于 (0,3)(0, 3)
  • xx 轴交点:12x+3=0x=6-\frac{1}{2}x + 3 = 0 \Rightarrow x = 6,即 (6,0)(6, 0)

光看数字,整条线的样子就清楚了。

性质四:经过哪些象限(由 k,bk, b 符号决定)

直线穿过坐标平面被坐标轴分成的四个象限。一次函数经过哪些象限,完全由 kkbb 的符号决定:

  • k>0,  b>0k > 0,\; b > 0:往右上倾斜,从 yy 轴正半轴出发 → 经过一、二、三象限;
  • k>0,  b<0k > 0,\; b < 0:往右上倾斜,从 yy 轴负半轴出发 → 经过一、三、四象限;
  • k<0,  b>0k < 0,\; b > 0:往右下倾斜,从 yy 轴正半轴出发 → 经过一、二、四象限;
  • k<0,  b<0k < 0,\; b < 0:往右下倾斜,从 yy 轴负半轴出发 → 经过二、三、四象限。

小窍门:看 bb 的正负就知道直线"从 yy 轴哪一半出发",看 kk 的正负就知道"往哪边倒",两者一组合,经过的象限就出来了。

一个值得注意的细节

正比例函数 y=kxy = kxb=0b = 0 的特例,所以它一定过原点 (0,0)(0,0),与 yy 轴、xx 轴的交点重合在原点。这时它只有"斜率" kk 来决定样子,没有"起点"可平移——这也解释了为什么正比例函数是一次函数里最"对称"、最简洁的一种。

另外,两条一次函数直线平行的充要条件,是它们的 kk 相等(倾斜方向和陡缓一样),而 bb 不同(起点错开)。比如 y=2x+1y = 2x + 1y=2x3y = 2x - 3 就是两条平行线。若连 bb 也相等,那两条直线就完全重合了。

回过头看

这节课我们把一次函数的"性格"总结成四条:

  1. 增减性k>0k > 0 增函数,k<0k < 0 减函数(和 bb 无关);
  2. 交点:与 yy 轴交于 (0,b)(0, b),与 xx 轴交于 (b/k,0)(-b/k, 0)
  3. 几何意义kk 管倾斜方向与陡缓,bb 管竖直起点;
  4. 象限:经过哪些象限,由 kkbb 的符号组合决定。

到现在,一次函数这个家族你算是彻底认熟了:从 定义,到 图象,再到 性质,式子、图、性质三者互相印证。它也成了你函数之旅的第一块扎实的基石——之后遇到的二次函数、反比例函数,都会用类似的"看 kk、看交点、看增减"的思路去研究。

信息

本节课你应该能回答的问题

  1. 一次函数 y = kx + b 的增减性由谁决定?k > 0 和 k < 0 分别是什么情况?b 会影响增减性吗?
  2. 一次函数与 y 轴、x 轴的交点坐标分别是什么(用 k、b 表示)?
  3. 直线与 x 轴交点的横坐标,和哪个一元一次方程的解相同?为什么?
  4. k>0、b<0 时,直线经过哪几个象限?两条一次函数直线平行的充要条件是什么?