情境一:行程问题
- 情境描述:小明从家出发去图书馆,前$8$分钟,小明以均匀的速度步行,$y$(离家的距离,单位:百米)随时间$x$(分钟)的增加而增加,$8$分钟时到达距离家$2$百米的图书馆。然后小明在图书馆阅读$14 - 8=6$分钟,此时离家的距离不变($y = 2$百米)。最后小明用$24 - 14 = 10$分钟匀速步行回家 ,$y$随$x$的增加而减小,$24$分钟时到家($y=0$)。
函数关系分析:
当$0\leqslant x\leqslant8$时,设$y=kx$($k$为速度),把$(8,2)$代入$y = kx$,得$2 = 8k$,解得$k=\frac{1}{4}$,所以$y=\frac{1}{4}x$;
当$8\lt x\leqslant14$时,$y = 2$;
当$14\lt x\leqslant24$时,设$y=mx + n$,把$(14,2)$和$(24,0)$代入$\begin{cases}14m + n=2\\24m + n=0\end{cases}$,
用$24m + n=0$减去$14m + n=2$得:$(24m + n)-(14m + n)=0 - 2$,即$10m=-2$,解得$m=-\frac{1}{5}$。
把$m =-\frac{1}{5}$代入$14m + n=2$得:$14×(-\frac{1}{5})+n=2$,$n=2+\frac{14}{5}=\frac{10 + 14}{5}=\frac{24}{5}$,所以$y=-\frac{1}{5}x+\frac{24}{5}$。
情境二:注水与放水问题
情境描述:一个空水池,打开进水管注水,前$8$分钟,水池中的水量$y$(单位:立方米)随注水时间$x$(分钟)的增加而增加,$8$分钟时水池水量达到$2$立方米。然后关闭进水管,保持水量$6$分钟($14 - 8 = 6$分钟)。最后打开出水管放水,$y$随$x$的增加而减小,$24$分钟时水池放空($y = 0$)。
函数关系分析:
当$0\leqslant x\leqslant8$时,设$y=k_1x$,把$(8,2)$代入得$2 = 8k_1$,$k_1=\frac{1}{4}$,所以$y=\frac{1}{4}x$;
当$8\lt x\leqslant14$时,$y = 2$;
当$14\lt x\leqslant24$时,设$y=k_2x + b$,把$(14,2)$和$(24,0)$代入$\begin{cases}14k_2 + b=2\\24k_2 + b=0\end{cases}$,
由$24k_2 + b-(14k_2 + b)=0 - 2$,得$10k_2=-2$,$k_2=-\frac{1}{5}$,
把$k_2=-\frac{1}{5}$代入$14k_2 + b=2$得$14×(-\frac{1}{5})+b=2$,$b=\frac{24}{5}$,所以$y=-\frac{1}{5}x+\frac{24}{5}$。
综上,以上两个情境满足图中$x$,$y$的函数关系。