内容正文:
数学活动
第二十七章 反比例函数
人教版(新教材)·九年级上册
学 习 目 标
1
2
3
深度理解反比例函数“横、纵坐标之积为定值”的核心本质,掌握利用等面积矩形绘制反比例函数图象的方法;能从物理实际情境中提取变量关系,建立反比例函数模型,运用反比例函数性质解决简单跨学科实际问题;熟练掌握“观察变量—分析关系—建立模型—求解验证”的函数应用流程.
经历“动手作图、观察猜想、验证归纳、建模应用”的完整探究过程,提升动手操作、数据分析、数形结合推理能力;通过跨学科探究,学会整合多学科知识解决实际问题,提升数学建模与知识迁移能力.
在自主探究与小组合作中感受数学的趣味性、实用性,激发函数学习兴趣;体会数形结合、特殊到一般的数学思想,培养严谨的探究习惯和科学思维.
知识回顾
①反比例函数本质:两个变量的乘积为定值
反比例函数的图象特征和性质如下:
1. 反比例函数的图像由两条曲线组成,它是双曲线;
2. 当k>0时,双曲线在一、三象限,在每个象限内,y随x的增大而减小;
3. 当k<0时,双曲线在二、四象限,在每个象限内,y随x的增大而增大;
4. 图像两支永不与坐标轴相交.
②反比例函数中k的几何意义:
xy=k(k为定值)
双曲线上任意一点向坐标轴作垂线,围成矩形面积为|k|.
同学们,我们已经学完了反比例函数的全部新知,谁能说一说反比例函数的核心特征是什么?
S = | k |
1.如图,,两点在双曲线上,分别过, 两点向坐标轴作垂线段,若,则 ___.
8
练一练
2.如图,反比例函数的图象上有一点 ,轴于点,点在轴上,则 的面积为 ( )
A
A.1 B.2 C.4 D.8
∵
∴
连结OP, ∵轴于点
∴轴
∴ 的面积= 的面积=| k |=1
导入新课
我们知道反比例函数的图象是双曲线,大家知道双曲线是如何生成的吗?
今天我们通过两个趣味数学活动,动手探索反比例函数的本质与应用.
生活中哪些现象藏着反比例函数的规律?
※矩形的面积一定时,矩形的长和宽成什么关系?
长
宽
面积不变
长×宽=面积(定值)
※如果把矩形的一个顶点固定,拖动这个固定顶点的对角顶点,拖动时必须保证矩形的面积不变,猜猜看,这个对角顶点的运动轨迹会是什么图象呢?
实践操作
新知探究
探究点1
利用矩形画双曲线
活动1
给定矩形面积为10,设矩形的长为x,宽为y,固定矩形一个顶点在坐标原点,两边与坐标轴重合,完成以下探究:
(1)列出变量x、y的关系式;
(2)自主取值,完成表格:
一边长/cm
邻边长/cm
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
10
5
1
2
活动任务
A
B
D
C
新知探究
探究点1
利用矩形画双曲线
描点方法:
1.建立如图所示的平面直角坐标系
2.设∠A 为这 10 个矩形的公共角,∠A的两条相邻边与坐标轴重合,画出这 10 个矩形,
3.取∠A 的 10 个对角的顶点,并把这 10 个点用平滑的曲线顺次连接起来.
(3)在平面直角坐标系中描出对应点,观察点的分布规律.
活动1
A
B
D
C
y
O
x
请大家试一试,画出图形
(3)在平面直角坐标系中描出对应点,观察点的分布规律.
新知探究
探究点1
利用矩形画双曲线
活动1
如 图
你画对了吗?
1
A
x
y
5
10
5
10
1
新知探究
探究点1
利用矩形画双曲线
活动2
探究规律
1
A
x
y
5
10
5
10
1
(1)这条曲线是反比例函数图象的一支吗?为什么?
从表中数据可以看出,长方形的面积为 10,
设矩形的长为 y ,宽为 x ,由矩形面积公式得:xy=10,即
结论
面积定值的矩形,边长顶点的轨迹是反比例函数图象.
∴矩形的长 y 是宽 x反比例函数
(2)这里的值取值范围是什么?
两边长取值为正值.
新知探究
探究点2
用简易密度计测量密度
活 动
利用实验数据探究规律
如图1,物理兴趣小组的同学们做了一个圆柱形简易密度计,其质量为7.2g,底面积为1cm²,能悬浮在液体中.经过实验,小组同学记录了当简易密度计悬浮在不同液体中时,其浸入液体的深度,得到如下数据:
液 体 汽油 煤油 植物油 水 饱和盐水 蜂蜜
ρ/(g·cm-3) 0.70 0.80 0.90 1.00 1.15 1.40
h/cm 10.20 9 8 7.2 6.26 5.14
1.以上测量用到什么物理原理?
分析问题
物理中,物体漂浮时浮力等于重力(F浮=G),同一支密度计重力恒定,在不同液体中漂浮时,排开液体的体积不同。
变量分析:
液体密度ρ越大,浸入深度h越小,二者乘积为定值,成反比例函数关系.
已知密度计横截面积恒定.设液体密度为ρ,密度计浸入液体的深度为h,
新知探究
探究点2
用简易密度计测量密度
探究1
简易密度计浸入液体的深度h(单位:cm)与液体的密度ρ(单位: g/cm3 )之间是否具有函数关系?如果有,请你选择合适的函数模型描述这种关系.
液 体 汽油 煤油 植物油 水 饱和盐水 蜂蜜
ρ/(g·cm-3) 0.70 0.80 0.90 1.00 1.15 1.40
h/cm 10.20 9 8 7.2 6.26 5.14
(1)判断函数关系
简易密度计漂浮,浮力等于重力:
∵,,
∴ ,变形得:
∵是定值,设为k,
∴说明 与 成反比例函数关系。
新知探究
探究点2
用简易密度计测量密度
探究1
简易密度计浸入液体的深度h(单位:cm)与液体的密度ρ(单位:g/cm3)之间是否具有函数关系?如果有,请你选择合适的函数模型描述这种关系.
液 体 汽油 煤油 植物油 水 饱和盐水 蜂蜜
ρ/(g·cm-3) 0.70 0.80 0.90 1.00 1.15 1.40
h/cm 10.20 9 8 7.2 6.26 5.14
(2)求函数关系
解:设函数表达式为:
选取表格中水的对应数据、代入解析式:
解得: ,
∴初步确定函数表达式为:。
探究1
简易密度计浸入液体的深度h(单位:cm)与液体的密度ρ(单位: g/cm3 )之间是否具有函数关系?如果有,请你选择合适的函数模型描述这种关系.
液 体 汽油 煤油 植物油 水 饱和盐水 蜂蜜
ρ/(g·cm-3) 0.70 0.80 0.90 1.00 1.15 1.40
h/cm 10.20 9 8 7.2 6.26 5.14
(3)验证函数关系
新知探究
探究点2
用简易密度计测量密度
汽油():,与实际数据一致;
煤油():,与实际数据一致;
植物油():,与实际数据一致;
饱和盐水():,与实际数据一致;
蜂蜜():,与实际数据一致。
函数值验证
探究1
简易密度计浸入液体的深度h(单位:cm)与液体的密度ρ(单位: g/cm3 )之间是否具有函数关系?如果有,请你选择合适的函数模型描述这种关系.
液 体 汽油 煤油 植物油 水 饱和盐水 蜂蜜
ρ/(g·cm-3) 0.70 0.80 0.90 1.00 1.15 1.40
h/cm 10.20 9 8 7.2 6.26 5.14
(3)验证函数关系
新知探究
探究点2
用简易密度计测量密度
描处散点图
依据实验测得的 (ρ, h) 数据组,如 (1.00, 7.2)、(1.20, 6.0),逐一在坐标系中标注对应点位。
平滑曲线连线
用平滑的曲线连接所有离散点,形成连续的变化趋势,观察曲线,近似双曲线的一支,符合反比例函数
函数图像验证
探究1
简易密度计浸入液体的深度h(单位:cm)与液体的密度ρ(单位: g/cm3 )之间是否具有函数关系?如果有,请你选择合适的函数模型描述这种关系.
液 体 汽油 煤油 植物油 水 饱和盐水 蜂蜜
ρ/(g·cm-3) 0.70 0.80 0.90 1.00 1.15 1.40
h/cm 10.20 9 8 7.2 6.26 5.14
(4)确定函数关系
新知探究
探究点2
用简易密度计测量密度
液体的密度ρ增加,密度计浸入液体的深度h减少,且h•ρ≈7.2
∴h是ρ的反比例函数,h.
新知探究
探究点2
用简易密度计测量密度
探究2
当简易密度计悬浮在牛奶中时,它浸入牛奶的深度为6.99cm,则牛奶的密度为多少(结果保留小数点后两位)?
解:∵牛奶的密度ρ与h的函数关系式为:h,
∴将h=6.99代入h,
解得: 1.03 (g·cm-3).
结
小
纳
归
理论依据:
由浮力平衡原理得ρh=k(k为定值),代入数据求得k的值,得到函数解析式;
核心结论:
密度计刻度上疏下密,液体密度与浸入深度成反比例关系.
答:牛奶的密度为1.03 g·cm-3.
典例分析
例1.在平面直角坐标系中,若矩形的面积恒为8,矩形的长为正数x,宽为y,矩形一个顶点在原点,两边分别平行于坐标轴.
(1)求y关于x的函数解析式,并写出自变量取值范围;
(2)判断点(4,2)、(-2,4)是否在该函数图象上;
(3)简述该函数图象的形状与分布.
解:(1)根据矩形面积公式:长×宽=面积,可得: xy=8,
∴函数解析式:y = ,
由实际意义可知,矩形的长为正数,因此自变量取值范围:x>0;
(2)验证点(4,2):将x=4代入解析式,y= =2,与点的纵坐标相等,
因此点(4,2)在函数图象上;
验证点(-2,4):自变量取值范围为x>0,x = -2不符合实际意义,
因此点(-2,4)不在函数图象上;
典例分析
例1.在平面直角坐标系中,若矩形的面积恒为8,矩形的长为正数x,宽为y,矩形一个顶点在原点,两边分别平行于坐标轴.
(1)求y关于x的函数解析式,并写出自变量取值范围;
(2)判断点(4,2)、(-2,4)是否在该函数图象上;
(3)简述该函数图象的形状与分布.
解:(3)该函数图象是反比例函数y=,
在第一象限的分支,是一条平滑的曲线,
y随x的增大而减小,图象无限靠近坐标轴但不与坐标轴相交.
典例分析
例2.同一支简易密度计漂浮在不同液体中,浸入液体的深度h(cm)与液体密度ρ (g/cm³)成反比例函数关系。已知密度计在清水中(ρ=1.0g/cm³)浸入深度为24cm.
(1)求ρ关于h的反比例函数解析式;
(2)若密度计浸入某液体的深度为15cm,求该液体的密度;
(3)若某液体密度为1.2g/cm³,求密度计浸入液体的深度.
解:(1)设反比例函数解析式为ρ=(k≠0,h>0)
将ρ=1.0,h=24代入解析式:
1.0=,解得:k=24,
∴函数解析式为:ρ=(h>0);
典例分析
例2.同一支简易密度计漂浮在不同液体中,浸入液体的深度h(cm)与液体密度ρ (g/cm³)成反比例函数关系。已知密度计在清水中(ρ=1.0g/cm³)浸入深度为24cm.
(1)求ρ关于h的反比例函数解析式;
(2)若密度计浸入某液体的深度为15cm,求该液体的密度;
(3)若某液体密度为1.2g/cm³,求密度计浸入液体的深度.
解:(2)当h=15cm时,代入解析式:
ρ = =(g/cm³)
答:该液体的密度为1.6g/cm³;
(3)当ρ=1.2g/cm³时,代入解析式:
1.2= 解得 h=20
答:密度计浸入液体的深度为20cm.
新知巩固
1.如图是8个台阶的示意图,每个台阶的高和宽分别是1和2,每个台阶凸出的角的顶点记作(m为1~8的整数).函数的图象为曲线.
(1)若过点,则______;
(2)若过点,则它必定还过另一点,则______;
(3)若曲线使得这些点分布在它的两侧,每侧各4个点,求出所有满足条件的整数.
(1)解:由图像可知
又∵函数()的图象经过
∴,即,
(2)由图像可知
、、
、、
、、
、
∵过点
∴
观察发现符合题意,
即:
新知巩固
1.如图是8个台阶的示意图,每个台阶的高和宽分别是1和2,每个台阶凸出的角的顶点记作(m为1~8的整数).函数的图象为曲线.
(1)若过点,则______;
(2)若过点,则它必定还过另一点,则______;
(3)若曲线使得这些点分布在它的两侧,每侧各4个点,求出所有满足条件的整数.
(3)∵的横纵坐标积分别为:
∴要使这8个点为于的两侧,
每次各四个点,必须满足:
∴可取共7个整数值,为:
、、、、
、、.
拓展提升
1.为预防传染病,某校定期对教室进行“药熏消毒”.已知药物燃烧阶段,室内每立方米空气中的含药量与燃烧时间成正比例;燃烧后,y与x成反比例(如图所示).现测得药物分钟燃完,此时教室内每立方米空气含药量为.据以上信息解答下列问题:
(1)求药物燃烧时y关于x的函数表达式.
(2)求药物燃烧后y关于x的函数表达式.
(3)当每立方米空气中含药量低于时,对人体方能无毒害作用,那么从消毒开始,在哪个时段学生不能停留在教室里?
(1)解:设药物燃烧时y关于x的函数表达式为,
把(10,8)代入得:
∴, ∴,
∴药物燃烧时y关于x的函数表达式为:;
拓展提升
1.为预防传染病,某校定期对教室进行“药熏消毒”.已知药物燃烧阶段,室内每立方米空气中的含药量与燃烧时间成正比例;燃烧后,y与x成反比例(如图所示).现测得药物分钟燃完,此时教室内每立方米空气含药量为.据以上信息解答下列问题:
(1)求药物燃烧时y关于x的函数表达式.
(2)求药物燃烧后y关于x的函数表达式.
(3)当每立方米空气中含药量低于时,对人体方能无毒害作用,那么从消毒开始,在哪个时段学生不能停留在教室里?
(2)解:设药物燃烧后y关于x的函数表达式为,把(10,8)代入得:
∴, ∴,
∴药物燃烧后y关于x的函数表达式为;
拓展提升
1.为预防传染病,某校定期对教室进行“药熏消毒”.已知药物燃烧阶段,室内每立方米空气中的含药量与燃烧时间成正比例;燃烧后,y与x成反比例(如图所示).现测得药物分钟燃完,此时教室内每立方米空气含药量为.据以上信息解答下列问题:
(1)求药物燃烧时y关于x的函数表达式.
(2)求药物燃烧后y关于x的函数表达式.
(3)当每立方米空气中含药量低于时,对人体方能无毒害作用,那么从消毒开始,在哪个时段学生不能停留在教室里?
(3)解:对于,当,;
对于,当时,,
∴从消毒开始,第2分钟到第分钟学生不能停留在教室里.
(1)解:由题意得
,
∴,
函数图象如下所示:
(2)解:当时,,当时,,
∴由函数图象可知当高线长限定为时,
底面积的取值范围为.
真题感知
1.(2025·金安统考)圆锥的体积(S表示圆锥的底面积,h表示圆锥的高线长),某工厂要制作一系列圆锥模型,要求体积保持不变.测得其中一个已做成的圆锥模型的底面半径为,高线长为.
(1)求这一系列圆锥模型的底面积关于高线长的函数表达式,并画出函数图象.
(2)利用所画的函数图象,求当高线长限定为时,底面积的取值范围.
真题感知
2.(2025·淮安统考)测得不同国家六种硬币的质量和体积数据如下表:
硬币 质量(g) 体积()
A 3.1 0.41
B 4.0 0.50
C 8.6 1.2
D 8.0 0.95
E 9.8 1.1
F 5.0 0.67
(1)设用质量为的某种金属制作成的硬币体积为,求该种金属的密度.
(2)从前,奥地利硬币由铜和锌的合金制成,其密度为.你认为上表中,哪一种硬币可能来自奥地利?
(3)已知铜的密度为,锌的密度为.A,B两种硬币都由铜和锌的合金制成,哪一种含锌量较多?请说明理由.
(1)由密度计算公式可知;
(2)
A硬币的密度为,
B硬币的密度为,
C硬币的密度为,
D硬币的密度为,
E硬币的密度为,
F硬币的密度为,
∴D硬币可能来自奥地利;
解:
真题感知
2.(2025·淮安统考)测得不同国家六种硬币的质量和体积数据如下表:
硬币 质量(g) 体积()
A 3.1 0.41
B 4.0 0.50
C 8.6 1.2
D 8.0 0.95
E 9.8 1.1
F 5.0 0.67
(1)设用质量为的某种金属制作成的硬币体积为,求该种金属的密度.
(2)从前,奥地利硬币由铜和锌的合金制成,其密度为.你认为上表中,哪一种硬币可能来自奥地利?
(3)已知铜的密度为,锌的密度为.A,B两种硬币都由铜和锌的合金制成,哪一种含锌量较多?请说明理由.
(3)解:A硬币含锌量比较多,理由如下:
∵铜的密度大于锌的密度,
∴由铜和锌制成的合金材料,含锌越小,密度越大,
∵, ∴A硬币含锌量比较多.
真题感知
3.(2025·石家庄期中)有一台室内去除甲醛的空气净化器需要消耗药物去除甲醛,设净化药物的消耗量为,室内甲醛含量为,开机后净化器开始消耗净化药物.
当时,室内甲醛含量保持室内起始甲醛含量不改变;
当时,净化器开始计时,开始计时后,设时间为(),并有以下两种工作模式:
模式Ⅰ:室内甲醛含量与净化药物的消耗量成反比,且当时,;
模式Ⅱ:净化药物的消耗量与时间的关系式为,计时后甲醛的减少量与时间的关系式为.(室内甲醛含量=室内起始甲醛含量-甲醛的减少量)
(1)在模式Ⅰ下:
①求出与的关系式(不写的取值范围);
②如果要求甲醛含量不高于达标,求净化药物的消耗量的最小值;
(2)在模式Ⅱ下:
①用表示为:______;
②求与的关系式为:______;(不写的取值范围)
(3)若采用模式Ⅱ去除甲醛,当时,与模式Ⅰ相比,消耗相同的净化药物,哪种模式去除甲醛的效果好?请同学计算说明理由.
真题感知
3.(2025·石家庄期中)有一台室内去除甲醛的空气净化器需要消耗药物去除甲醛,设净化药物的消耗量为,室内甲醛含量为,开机后净化器开始消耗净化药物.
当时,室内甲醛含量保持室内起始甲醛含量不改变;
当时,净化器开始计时,开始计时后,设时间为(),并有以下两种工作模式:
模式Ⅰ:室内甲醛含量与净化药物的消耗量成反比,且当时,;
(1)在模式Ⅰ下:
①求出与的关系式(不写的取值范围);
②如果要求甲醛含量不高于达标,求净化药物的消耗量的最小值;
解:(1)
①设与的关系式为,
将当时,代入得
:,解得:,
∴与的关系式为;
②∵甲醛含量不高于达标,
且根据题意有x非负,
∴,
∴,解得:,
∴净化药物的消耗量的最小值为.
真题感知
3.(2025·石家庄期中)有一台室内去除甲醛的空气净化器需要消耗药物去除甲醛,设净化药物的消耗量为,室内甲醛含量为,开机后净化器开始消耗净化药物.
当时,室内甲醛含量保持室内起始甲醛含量不改变;
当时,净化器开始计时,开始计时后,设时间为(),并有以下两种工作模式:
模式Ⅱ:净化药物的消耗量与时间的关系式为,计时后甲醛的减少量与时间的关系式为.(室内甲醛含量=室内起始甲醛含量-甲醛的减少量)
(2)在模式Ⅱ下:
①用表示为: ;
②求与的关系式为: ;(不写的取值范围)
(2)①根据题意得:,
将代入得:,
②∵,∴,
将代入得:,
整理得∶ .
真题感知
3.(2025·石家庄期中)有一台室内去除甲醛的空气净化器需要消耗药物去除甲醛,设净化药物的消耗量为,室内甲醛含量为,开机后净化器开始消耗净化药物.
当时,室内甲醛含量保持室内起始甲醛含量不改变;
当时,净化器开始计时,开始计时后,设时间为(),并有以下两种工作模式:
(3)若采用模式Ⅱ去除甲醛,当时,与模式Ⅰ相比,消耗相同的净化药物,哪种模式去除甲醛的效果好?请同学计算说明理由.
(3)当时,
模式Ⅱ:,
解得:,(舍),
当时,
模式Ⅰ:,
∵,
∴模式Ⅰ去除甲醛的效果好.
课堂小结
(1)核心本质:
反比例函数的本质是两个变量的乘积为定值,即xy=k(k≠0);
(2)几何应用:
面积定值的矩形,边长顶点轨迹为反比例函数双曲线,印证k的几何意义;
(3)实际应用:
可利用反比例函数解决物理密度、行程、工程、面积等定值类实际问题,掌握“建模—求解—验证”的解题流程.
知识与技能
课堂小结
(1)数形结合思想:
通过矩形作图,将代数解析式与几何图象结合,直观理解函数规律;
(2)模型思想:
从几何、物理实际情境中提炼反比例函数模型,实现实际问题数学化;
(3)特殊到一般思想:
通过具体数据测算、特例探究,归纳出反比例函数的通用规律.
思想与方法
课堂小结
(1)实际情境中必须考虑自变量的取值范围,不可盲目套用解析式;
(2)混淆正比例与反比例关系:定值和为正比例,定值积为反比例;
(3)矩形画双曲线时,忽略变量正数取值,误画第二、四象限分支;
(4)实际问题求解后未验证结果是否符合生活实际.
易错点提醒
课后练习
3.学校食堂一次性购买了3000 kg大米.
(1)这些大米能够使用的天数m与食堂平均每天的用米量n(单位:kg)有怎样的函数关系?
(2)如果食堂平均每天使用大米200 ~250 kg,那么至少多少天后,食堂需再购买大米?
解:(1)
(2)当n=200时,m=15;
当n=250时,m=12.
所以至少12天后,食堂需再购买大米.
习题 27.3
课本p80页
课后练习
9.生活中有各式各样的电子屏幕.在相同分辨率下,屏幕尺寸不同,屏幕的像素密度也会不同.下表记录了当分辨率为1920×1080时,某些电子屏幕的尺寸x(单位:英寸)与像素密度y(单位:PPI)的相关数据.
屏幕尺寸x/英寸 5 7 15 24 27
屏幕像素密度y/PPI 440 314 147 92 81
解:.
(2)某电子屏幕的分辨率为1920×1080,屏幕像素密度约为40PPI,则该屏幕尺寸为多少(结果取整数)?
解:当y=40时,40=,解得x=55.
所以该屏幕尺寸为55英寸.
(1)试确定屏幕像素密度y关于屏幕尺寸x的函数解析式;
习题 27.3
课本p81页
课后练习
近年来,电商直播带货成了一个火热的职业.某电商在抖音平台上对一款成本为60元/件的服装进行直播销售,如果按每件100元销售,那么每天可售出20件.经市场调查发现,如果每件服装降价1元,那么平均每天可多售出2件,设每件服装降价x元(降价后不得低于成本).
(1)平均每天销售量增加 件,每件服装盈利 元.
(用含x的代数式表示)
(2)当每件服装降价多少元时,商家平均每天能盈利1200元?
(3)商家平均每天盈利能达到1350元吗?请说明理由.
探究性作业
解:(1)根据题意有:平均每天销售量增加件,每件服装盈利元,
(2)根据题意,得.
解得,.
经检验,或均符合本题要求.
答:当每件服装降价10元或20元时,商家平均每天能盈利1200元
课后练习
近年来,电商直播带货成了一个火热的职业.某电商在抖音平台上对一款成本为60元/件的服装进行直播销售,如果按每件100元销售,那么每天可售出20件.经市场调查发现,如果每件服装降价1元,那么平均每天可多售出2件,设每件服装降价x元(降价后不得低于成本).
(1)平均每天销售量增加 件,每件服装盈利 元.
(用含x的代数式表示)
(2)当每件服装降价多少元时,商家平均每天能盈利1200元?
(3)商家平均每天盈利能达到1350元吗?请说明理由.
探究性作业
(3)不能
理由:根据题意,得.
化简,得.
∵,
∴方程没有实数根,
∴商家平均每天盈利不能达到1350元.
谢谢聆听
$