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附加数学 · 线性定律

由梯度和截距求常数

你算得出梯度,却不知道它对应关系式里的哪个常数。

直线的梯度等于 Y = mX + c 里的 m,纵轴截距等于 c。你要做的,是读出这两个数,再根据 m 和 c 代表什么,求出原关系式里的常数。

前面的课已经讲了化成线性形式和选择坐标轴,它们都属于线性定律单元。这一课讲怎样读出结果。

怎样从直线读出 m 和 c?

在画好的直线上选两个清晰的点,要相隔较远,读出坐标。用 m = (Y₂ − Y₁) ÷ (X₂ − X₁) 算出梯度。然后读出直线与纵轴相交处的 c,或者把一个点代入后解出 c。

例题:普通的常数

y/x 对 x 的图是一条直线,经过 (2, 7) 和 (8, 25)。关系式是 y = hx² + kx。求 h 和 k。

线性形式是 y/x = hx + k,所以 Y = y/x,X = x,m = h,c = k。

梯度:m = (25 − 7) ÷ (8 − 2) = 18 ÷ 6 = 3。

把 (2, 7) 代入 Y = 3X + c:7 = 6 + c,所以 c = 1。

所以 h = 3,k = 1,关系式是 y = 3x² + x。检验:x = 2 时 y = 12 + 2 = 14,y/x = 7,与点 (2, 7) 吻合。

例题:常数在对数里

关系式是 y = p·q^x,lg y 对 x 的图经过 (0, 0.48) 和 (5, 1.98)。

由前一课可知,lg y = (lg q)x + lg p。所以 m = lg q,c = lg p。

直线在 0.48 处与纵轴相交,所以 lg p = 0.48,p = 10^0.48 = 3.02。

梯度:(1.98 − 0.48) ÷ (5 − 0) = 0.30,所以 lg q = 0.30,q = 10^0.30 = 2.00(三位有效数字)。关系式约为 y = 3.02 × 2.00^x。

会丢分的写法

同学们常写 q = 0.30,因为那是梯度。可是这条直线的梯度是 lg q,所以 q 还要多算一步:取 10 的梯度次方。

另一种错误,是在横轴不从 0 开始的图上读截距。横轴从 4 开始时,直线没有画到纵轴,图上读不出真正的截距。

自测

xy 对 x² 的图是一条直线,经过 (1, 6) 和 (4, 15)。关系式是 y = ax + b/x。求 a 和 b。

答案

两边乘以 x:xy = ax² + b。所以 Y = xy,X = x²,m = a,c = b。

梯度:(15 − 6) ÷ (4 − 1) = 3,所以 a = 3。

代入 (1, 6):6 = 3 + c,所以 c = 3,即 b = 3。

检验:x = 2 时 y = 6 + 1.5 = 7.5,所以 xy = 15。在直线上,X = 4 时 Y = 15,两者吻合。

接下来学什么

下一步看这些常数的意义,以及怎样用直线预测。请继续用原变量解读线性化模型。应用题结构工作表 (英文)可以帮你把长题干拆成步骤。

想让老师陪你演练最后几步,请了解一对一附加数学补习。

常见问题

怎样从直线上读出梯度?

在直线上选两个清晰、相隔较远的点,读出它们的坐标,再用 m = (Y₂ − Y₁) ÷ (X₂ − X₁) 计算。选得远一些,读数的误差对结果影响较小。

截距怎么求?

如果直线与纵轴相交,可以直接读出交点。如果图纸的横轴不从零开始,直线没有延伸到纵轴,就把一个点代入 Y = mX + c 解出 c。

为什么 lg y 对 x 的梯度不是 b?

因为线性形式是 lg y = (lg b)x + lg a,梯度等于 lg b。求出梯度后,要再算 b = 10 的梯度次方,才得到 b 本身。

答案要保留几位小数?

除非题目另有说明,取三位有效数字。每个中间步骤保留多一两位,最后一步才四舍五入,可以减少累积的误差。

如果你常在最后一步把梯度直接当成常数,一对一课堂里老师可以用你的题目陪你练习「读数,再还原」的步骤。

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