一次函数建模是上海中考第21~22题的常客——把真实场景翻译成坐标系中的直线,用待定系数法写出解析式,用联立方程找交点,用交点坐标解释实际意义。本期从题源库 0517(客轮货轮相遇)取结构骨架,换为更贴近当下的快递配送场景,并加入「一方先出发」的时间错位,让定义域成为隐藏考点。 训练主线:读图提取信息 → 待定系数法 → 分段定义域 → 联立求交点 → 坐标↔现实双向翻译。
| 能力 | 出现位置 |
|---|---|
| 从函数图像读取信息(截距/交点/端点) | 第(1)问 |
| 待定系数法求一次函数解析式 | 第(2)问 |
| 定义域由实际情境限制 | 第(2)问 |
| 联立方程求两直线交点 | 第(3)问 |
| 坐标↔实际意义的双向翻译 | 第(3)问 |
【背景】 快递站A和快递站B之间有一条直通公路。某天,快递员甲从A站出发,快递员乙从B站出发,两人沿同一路线相向而行。乙先出发5分钟后甲才出发。下图记录了两人距A站的距离 \(y\)(km)与时间 \(x\)(min)之间的函数关系。时间 \(x\) 从乙出发时开始计算。
【图象信息】
请根据以上信息,解决下列问题:
(1) A,B两个快递站之间的距离是______km。
(2) 已知快递员乙距A站的距离与时间的函数表达式为 \(y_1 = 12 - 0.4x\),求快递员甲距A站的距离 \(y_2\)(km)与时间 \(x\)(min)之间的函数表达式,并写出自变量 \(x\) 的取值范围。
(3) 两条图象相交于点 \(P\)。求出点 \(P\) 的坐标,并分别指出点 \(P\) 的横坐标和纵坐标所表示的实际意义。
| 已知 | 来源 | 隐含的第二重身份 |
|---|---|---|
| 乙从B出发,甲从A出发 | 题目 | y₁的初始值12 = AB距离 |
| 时间x从乙出发开始计 | 题目 | 甲的出发时刻 = x=5 |
| y₁端点(0,12), (30,0) | 图象 | 乙速度 = 12÷30 = 0.4 km/min |
| y₂起点x=5, 终点x=25 | 图象 | 甲速度 = 12÷(25-5) = 0.6 km/min,且定义域为 [5,25] |
| y₁表达式已给 | 题目 | 验证:y₁(0)=12, y₁(30)=0 ✓ |
审题钩子:「时间x从乙出发时开始计算」意味着甲的出发时刻是x=5而不是x=0——这是定义域的根源。很多学生直接把甲的函数写成过原点,就是因为漏了这句话。
拿到这道函数建模题,不要急着算。先画三个框:
一次函数 y = kx + b 的图像经过点 (0, 8),求 b。
简答:b = 8。y轴截距就是当x=0时的y值。
已知一次函数图像过 (2, 3) 和 (6, 11),求解析式。
简答:k = (11-3)/(6-2) = 2,代入:3 = 2×2+b ⇒ b = -1。y = 2x-1。
求直线 y = 2x+1 和 y = -x+7 的交点坐标。
简答:2x+1 = -x+7 ⇒ 3x = 6 ⇒ x = 2, y = 5。交点 (2, 5)。
小明从家出发去学校,步行速度 80 m/min。设出发 x 分钟后距家的距离为 y m,学校离家 1200 m。写出 y 关于 x 的函数解析式及定义域。
简答:y = 80x,定义域 0 ≤ x ≤ 15(1200÷80=15 分钟后到校,到达后不再走)。
由图象:乙的初始位置(x=0 时)对应 y₁ = 12。乙从B出发,距A的距离初始为12 km。
∴ AB = 12 km。
甲从A出发,图象经过点 \((5, 0)\) 和 \((25, 12)\)。
由待定系数法:
\[ k_2 = \frac{12 - 0}{25 - 5} = \frac{12}{20} = 0.6 \]
设 \(y_2 = 0.6x + b\),代入 \((5, 0)\):
\[ 0 = 0.6 \times 5 + b \;\Rightarrow\; b = -3 \]
\[ \therefore\; y_2 = 0.6x - 3 \]
甲在 x=5 时出发,x=25 时到达B。x<5 时甲尚未出发(不在图象上),x>25 时甲已到达(不再移动)。
∴ 定义域:\(5 \leq x \leq 25\)。
回验:x=5 时 y₂=0(在A站),x=25 时 y₂=12(到B站)✓。且解析式在定义域两端与图象端点完全吻合。
联立方程:
\[ 12 - 0.4x = 0.6x - 3 \]
\[ 15 = 1.0x \;\Rightarrow\; x = 15 \]
\[ y = 12 - 0.4 \times 15 = 12 - 6 = 6 \]
∴ P(15, 6)。
| 易错点 | 错在哪一步 | 为什么会错 |
|---|---|---|
| 把甲的函数写成过原点 y=0.6x | 第(2)问待定系数 | 没有注意到x从乙出发开始计时——甲x=5才出发,x=0时刻甲在A但还没开始走。函数过(5,0)而非(0,0) |
| 定义域写 x≥5 或 x≥0 | 第(2)问定义域 | 只关注了出发时刻,忘了到达时刻。甲25分钟到达B后函数不再有意义。定义域必须两端封闭:[5,25] |
| 求出P(15,6)后只写"15,6"不解释意义 | 第(3)问 | 中考评分标准要求"分别指出",只写坐标不给满。横坐标=时间(谁的时间?),纵坐标=距离(距哪里?) |
| 认为交点纵坐标是两人走的路程之和 | 第(3)问理解 | y轴是"距A站的距离",不是"走过的路程"。相遇时两人距A站相等≠路程相加=AB |
| 能力维度 | 具体体现 |
|---|---|
| 图象信息提取 | 从端点坐标读出距离、速度、时间差 |
| 待定系数法的灵活使用 | 不是给哪两个点就用哪两个——要分辨甲的函数应在哪个时间区间 |
| 定义域的情景约束意识 | x<5 无意义(还没出发),x>25 无意义(已到达) |
| 坐标→现实的双向翻译 | (15,6) 不是一个抽象的点,而是"相遇的时刻和地点" |
变式1 · 改变出发顺序
若甲先出发 5 分钟,乙后出发,其他条件不变。重新画出两条图象,写出两人各自的解析式及定义域,求相遇点坐标。对比原题,交点的横坐标变大还是变小?
变式2 · 实际情景建模
外卖骑手从商家取餐后出发送餐,同时另一位骑手从顾客处出发回商家取下一单。商家与顾客相距 4 km。两人匀速骑行,速度分别为 0.5 km/min 和 0.3 km/min。请建立函数模型,求两人相遇的时间和地点。(提示:设 y 为距商家的距离,画图象求解)
变式3 · 加入停留时间
乙出发 10 分钟后在途中停留了 3 分钟(上下货),然后继续以原速度前进。甲的出发时间和速度不变。重新画出图象,标出乙的"停留段",判断两人相遇时间与(3)相比是提前还是推迟。
| 小题 | 分值 | 得分要点 |
|---|---|---|
| (1) | 2分 | 从图象读出AB距离=12 km(1分);正确注明单位或说明理由(1分) |
| (2) | 5分 | 正确使用待定系数法求k=0.6(1分);求b=-3(1分);写出完整解析式 y₂=0.6x-3(1分);正确定义域 [5,25](2分,漏一侧扣1分) |
| (3) | 5分 | 联立方程列式正确(1分);解出x=15(1分);解出y=6(1分);正确解释横坐标实际意义(1分);正确解释纵坐标实际意义(1分) |
评分说明:(2)问定义域是最重要的区分点——正确写出 [5,25] 得满2分,只写 x≥5 得1分,没写或写错得0分。
这道题的骨架来自题源库 0517(客轮货轮相遇),但做了三个关键改动:
① 「同时出发」改为「乙先走5分钟」:这是最核心的改动。同时出发时两条线都从x=0起,甲的函数过原点 y=kx,定义域 x≥0 一眼到底。改为错时出发后,甲的函数必须写成 y₂ = 0.6(x−5),定义域被锁在 [5,25]。这道题的区分度几乎全压在"甲的函数不过原点"上。
② 场景从河道码头换为快递配送:不只是换名字——快递场景让学生觉得"这真的会发生",增强了建模动机。同时数据也调小了(AB=80→12,速度从 2/0.5→0.6/0.4),使数字更"手算友好"。
③ 相遇点恰好是中点:本题数字设计使得P(15,6)即AB的中点。这不是偶然——选数字时确保 12/(0.4+0.6)=12 且 0.6×15−3=6。这样做的好处是:做完第(3)问后,学生可以反观"为什么恰好在中点"——引发更深的理解:因为甲的速度更快但出发更晚,两者刚好抵消。
自然解法(如上完整解析):从图象读端点→待定系数→联立→意义翻译。这是大部分学生的路径,适合顺着条件一步步走。
更优解法(图象平移视角):把甲的线段向左平移5个单位,即令 x' = x−5,则甲的图象在新坐标系中过原点,解析式简化为 y₂' = 0.6x'。联立 12−0.4(x'+5) = 0.6x' → x'=10 → x=15。这个视角省去了求b=−3的过程,且让定义域更直观(x'∈[0,20]→x∈[5,25])。适合理解力强的学生。
方法取舍:考试中用自然解法更安全(不容易掉定义域的坑),平移视角适合做完后检查验证。
最大的认知陷阱是「线性直觉」——学生看到"匀速"就自动假设"从零开始"。这个错误的根源在于:初中阶段绝大多数一次函数建模题都是"从t=0出发",学生形成了 y=kx+b 中 b=0 的思维定势。本题把出发点错开 5 分钟,就是专门打破这个定势。
另一个深层问题是「定义域的惰性」——学生知道定义域这个词,但写的时候习惯性忽略。这不是知识缺失,是思维习惯:物理情景→数学公式的过程只走了"情景→公式",没走完"情景→公式→回验定义域"。材料库 L5 把"定义域回验"列为独立解题步骤(第6步),正是针对这个系统性缺陷。
表面考:一次函数解析式、待定系数法、联立方程。
深层考:把"时间错位"翻译为函数的平移,把"相遇"翻译为两函数值相等,把"坐标"翻译回实际意义。核心能力是数学语言与现实语言的互译。
与中考趋势的呼应:上海市教育考试院明确"情景化命题"方向——本题的每一问都需要在数学和现实之间双向跳转,而非纯技术操作。