反比例函数的一般形式是 (其中 ),它的图像是双曲线,分布在两个象限中,且关于原点对称。一次函数的一般形式是 (其中 ),图像是直线。
当我们要找这两个函数的交点时,实际上是在找同时满足两个函数关系的点 。也就是说,我们需要解由两个函数组成的方程组:
将第二个式子代入第一个,得到 。两边同乘 (注意 ),整理后可得一元二次方程:。这个方程的实数解个数决定了两个函数图像的交点个数:
特别注意:由于反比例函数定义域不含 ,即使解出 ,也不能作为交点。
联立方程求交点:将 代入 ,得 。
化为一元二次方程:两边乘 得 ()。
判别式判断交点个数:(注意此处常数项为 )。
例题1(基础):求函数 与 的交点坐标。
解:
例题2(综合):已知反比例函数 与一次函数 的图像只有一个交点,求 的值,并写出交点坐标。
解:
设
求所有实数,使得
由条件$f^{-1}(x) = f(x),
f(f^{-1}(x)) = f(f(x)),$,化简得$f(f(x)) = x.$ 注意:\begin{aligned} f(f(x)) &= f \left( \frac{2x + 3}{kx - 2} \right) \ &= \frac{2 \cdot \frac{2x + 3}{kx - 2} + 3}{k \cdot \frac{2x + 3}{kx - 2} - 2} \ &= \frac{2(2x + 3) + 3(kx - 2)}{k(2x + 3) - 2(kx - 2)} \ &= \frac{4x + 6 + 3kx - 6}{2kx + 3k - 2kx + 4} \ &= \frac{(3k + 4)x}{3k + 4} \ &= x. \end{aligned}
因此,$f(f(x)) = x$对所有实数$k,$成立,但当$3k + 4 = 0,$或$k = -4/3.$时不成立。 注意:当$k = -4/3,$时,f(x) = \frac{2x + 3}{kx - 2} = \frac{2x + 3}{-\frac{4}{3} x - 2} = \frac{3(2x + 3)}{-4x - 6} = \frac{3 (2x + 3)}{-2 (2x + 3)} = -\frac{3}{2},
,所以$f(x)$没有反函数。 故答案为$k \in \boxed{(-\infty,-\frac{4}{3}) \cup (-\frac{4}{3},\infty)}.$