师:同学们,今天我们一起来学习一次函数习题专题课——一次函数与几何变换。这里先按暂停,请大家完成以下题目,认真审题,独立完成。

  第一题,从图可知一次函数经过二、三象限,所以 d 选项正确。这题要求我们读懂一次函数的图像特征。

  第二题考察一次函数的性质。从 k = -3 可知,因为 k < 0,y 随 x 的增大而减小。由 X1 < X1 + 1 < X2 + 2,可以判断 Y1 > Y2 > Y3。我们还可以画出 y = -3X + 1 的图像来解决问题,这样可直观判断 b 选项正确。

  第三题要根据条件求函数表达式。先设一次函数表达式为 y = kx + b,点 b 的横坐标为 1,又在正比例函数 y = 2X 上,代入可求得点 b 的坐标为(1,2)。把点 a 和点 b 的坐标代入 y = kx + b 解方程组,可求得 k = -1,b = 3,所以选 b 选项。

  现在我们整理一下所学的一次函数的有关知识。我们了解了一次函数的定义,知道其图像是一条直线,能运用待定系数法求表达式。通过读取图像特征,用表格归纳了图像和性质。我们还学过平移、轴对称、旋转这些几何变换,归纳过平面直角坐标系中点的平移规律。今天我们将探究一次函数与几何变换。

  从课本例题开始。例一,不画图像,仅从函数解析式能否看出直线 y = 3X + 4 与直线 y = 3X - 4 具有什么样的位置关系?回忆画函数图像过程,一次函数 y = kx + b 的图像是由直线 y = kx 平移 |b| 个单位得到的。所以直线 y = 3X + 4 可看成由直线 y = 3X 向上平移 4 个单位得到;直线 y = 3X - 4 可看成由直线 y = 3X 向下平移 4 个单位得到。由平行线的性质可知,这两条直线互相平行。请同学们继续思考,把直线 y = 3X + 4 向下平移多少个单位可以得到直线 y = 3X - 4?从例题很容易得到答案是 8 个单位。

  变式 2,把直线 l:y = 2X + 4 向下平移 5 个单位,得到直线 L1,怎么求直线 L1 的解析式呢?从图像变换看,图像上每个点都向下平移了 5 个单位。要求平移后直线 L1 的表达式,只要先确定直线 L1 上两个点的坐标即可,用待定系数法求直线解析式。为计算方便,我们习惯取直线与坐标轴的交点。具体过程如下:直线 y = 2X + 4 与 x 轴交于点 a( -2,0),与 y 轴交于点 b(0,4)。点 a 和点 b 向下平移 5 个单位后,对应点分别为( -2, -5)和(0, -1)。设直线 L1 的解析式为 y = kx + b,把( -2, -5)和(0, -1)分别代入得方程组: -2k + b = -5 和 0 + b = -1,解得 k = 2,b = -1,所以直线 L1 的解析式为 y = 2X - 1。

  还有别的解法吗?我们观察到直线 L1 与直线 l 互相平行,即直线 L1 的解析式中 k 与直线 l 解析式中的 k 相等。可以设直线 L1 的解析式为 y = 2X + b。这样只需要代入直线 L1 上任意一点即可求出表达式。具体过程如下:直线 y = 2X + 4 与 y 轴交于点 b(0,4),点 b 向下平移 5 个单位后,对应点为(0, -1)。由于直线 L1 与直线 l:y = 2X + 4 平行,故设直线 L1 的解析式为 y = 2X + b,代入后得到方程 0 + b = -1,解得 b = -1,直线 L1 的解析式为 y = 2X - 1。

  再观察图像,直线 L1 由直线 y = 2X + 4 向下平移得到,改变的仅仅是与 y 轴交点的位置,所以只要把点 b 向下平移 5 个单位,就可以得到直线 L1 与 y 轴的交点,这样直接写出直线 L1 的解析式为 y = 2X + 4 - 5,即直线 L1 的解析式为 y = 2X - 1。

  观察我们得到的结论,注意平移前后直线表达式的特征。如果把直线 y = 2X + 4 改为直线 y = kx + b,把向下平移 5 个单位改为向下平移 a 个单位,就能进一步找到规律:两直线平行,两直线解析式中系数 k 相等。直线 y = kx + b 向上平移 a 个单位得到直线 y = kx + b + a;直线 y = kx + b 向下平移 a 个单位得到直线 y = kx + b - a。

  继续思考,把直线 l:y = 2X + 4 向右平移 3 个单位,得到直线 L2,请写出其解析式;若向左平移 3 个单位,得到直线 L3,求其解析式。观察平移过程与上下平移一样,只需要确定两个量即可。先求向右平移三个单位后直线 L2 的表达式。直线 l 与坐标轴的交点 a( -2,0)、B(0,4)向右平移后,对应点为( -1,0)、(3,4)。代入解析式 y = kx + b 解方程组得到直线 L2 的解析式为 y = 2X - 2,同理可得直线 L3 的解析式为 y = 2X + 10。

  与上下平移一样,由于平移后直线 l 与直线 L2、直线 L3 平行,故可以先确定解析式中系数 k 的值,再带入一个点即可求出解析式。具体过程如下,直线 L2 与 L3 的解析式分别求出为 y = 2X - 2 和 y = 2X + 10。思考,当直线向左或向右平移时,也能像上下平移那样找到一般规律吗?请同学们课后自行探究。

  我们总结出平移时直线解析式的特点:两条直线平行,解析式的系数 k 相等,明确了求直线解析式可以把问题转换为先求直线上两个点的坐标,或是从图像特征观察出 k 和 b 的变化特点。

  接下来求直线 l:y = 2X + 4 关于 x 轴对称的直线 n 的解析式和直线 l 关于 y 轴对称的直线 n 的解析式。与平移时相同,只要找到直线 y = 2X + 4 上任意两点的对称点,即可求出直线 n 的解析式。直线 y = 2X + 4 与 x 轴交于点 a( -2,0),与 y 轴交于点 b(0,4),点 a 关于 x 轴的对称点即为点 a 本身,点 b 关于 x 轴的对称点为(0, -4)。设直线 n 的解析式为 y = kx + b,把( -2,0)和(0, -4)代入后,解得 k = -2,b = -4,故直线 n 的解析式为 y = -2X - 4。同理可得直线关于 y 轴对称的直线 n 的解析式为 y = -2X + 4。

  思考,能写出直线 y = kx + b 关于 x 轴对称的直线 n 的解析式吗?关于 y 轴对称的直线 n 的解析式呢?可以模仿例 2 的做法,通过确定直线 n 上的两个点,即可求出直线的解析式,也可以通过观察图像的特征确定 k 与 b 的值,求直线的解析式。

  用同样的思路完成例 3,将直线 y = 2X + 4 绕原点顺时针旋转 180 度,求旋转后的直线解析式。同样选择两点,直线 y = 2X + 4 与 x 轴交于点 a( -2,0),与 y 轴交于点 b(0,4)。点 a 绕原点顺时针旋转 180 度的对称点为(2,0),点 b 绕原点顺时针旋转 180 度的对称点为(0, -4)。设所求直线的解析式为 y = kx + b,代入后解得 k = 2,b = -4,故所求直线的解析式为 y = 2X - 4。

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《8年级下册数学 第19章 习题专题课(一) 逐字稿-5,760字 第5版》.docx
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