实际问题:反比例建模
讲解
反比例函数最实用的地方,是把「总量固定」的现实问题翻译成一条曲线。矩形面积固定:长×宽=面积 → y = S/x;路程固定:速度×时间=路程 → v = s/t;压力固定:压强 = 压力/面积。认出「乘积恒定」这四个字,模型就出来了。
拖长和面积:面积固定时,长从 3 m 拉到 12 m,宽就从 4 m 压到 1 m。这就是反比例的日常版本。注意实际问题的特殊性——长宽都必须为正,所以只用第一象限那一支,图象的「另一支」在现实里不存在,这也是答题时要写「x > 0」的原因。
- 找恒定乘积:看清题目里哪个总量不变
- 设 y = k/x,把已知一组对应值代入求 k(注意单位)
- 代值计算,写出取值范围与实际意义
- 检验:结果是否符合常识(长度不能为负、人数必须是整数等)
现实里能做什么
杠杆、压强与工期
撬石头时,力×力臂=力矩,力臂越长越省力——这是反比例;滑雪板越宽,对雪面的压强越小,人越不容易陷下去——这也是反比例(p = F/S);一项工程总量固定,人越多工期越短,还是反比例。三个行业、一条曲线:乘积不变,此消彼长。
知识要点
- 识别「乘积不变」:速度×时间=路程、压强×面积=压力、效率×时间=总量、力×力臂=力矩
- 建模三步:设式 → 代点求 k → 代值求解
- 自变量取值范围由实际意义决定(长度、时间、人数都要为正)
- 答案要带单位,并说明是否符合实际
典型例题(点击展开题解)
例 1某气球内充满了一定质量的气体,当温度不变时,气球内气体的气压 p(kPa)是…
某气球内充满了一定质量的气体,当温度不变时,气球内气体的气压 p(kPa)是气体体积 V(m³)的反比例函数,其图象过点 (1.6, 60)。① 求 p 关于 V 的解析式;② 当气体体积为 2.4 m³ 时,气压是多少?
- 设 p = k/V(k ≠ 0)。
- 代入 V = 1.6,p = 60:k = 1.6 × 60 = 96
- ① 解析式:p = 96/V(V > 0)
- ② 代入 V = 2.4:p = 96/2.4 = 40(kPa)
① p = 96/V(V > 0);② 气压为 40 kPa。体积变大、气压变小,符合反比例的实际意义。
例 2用撬棍撬一块石头,动力 F(N)与动力臂 L(m)满足 FL = 1200。…
用撬棍撬一块石头,动力 F(N)与动力臂 L(m)满足 FL = 1200。① 写出 F 关于 L 的函数解析式;② 当动力臂为 1.5 m 时,需要多大的力?③ 若想用 200 N 的力撬动,动力臂至少多长?
- ① 由 FL = 1200 得:F = 1200/L(L > 0)
- ② 代入 L = 1.5:F = 1200/1.5 = 800(N)
- ③ 令 F = 200:200 = 1200/L → L = 6(m)
- 实际意义:动力臂越长越省力,这就是「给我一个支点」的数学表达。
① F = 1200/L(L > 0);② 800 N;③ 至少 6 m。