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例题 · 线性定律

线性定律,例题(中等)

这组中等的线性定律例题把化简再推进一步,用除法把 y=ax+bx2y = ax + bx^{2} 线性化,用取对数把幂律 y=axny = ax^{n} 与指数律 y=abxy = ab^{x} 拉直。每一题都以从直线上读出常数收尾。

请先在纸上做每一题,再逐行对照我们的算法。

这些例题涵盖什么

这组中等的线性定律例题不再只是读一条现成的直线,而是走进化简本身。你会把一个关系除以 xx 来线性化 y=ax+bx2y = ax + bx^{2},再用对数拉直两个最常见的考试关系:幂律 y=axny = ax^{n} 与指数律 y=abxy = ab^{x}

每一题都用小而干净的数字,让代数始终看得见。最好的用法是先把解答盖住,在纸上完整做完化简和运算,然后再逐行对照我们的算法。

如果答案不同,就找出两份解答分岔的那一步,决定要画什么、对数落在哪里,正是大多数分数得失的地方。

例题解析

三题全部做完。每一题都先自己完整做一遍,再看对应的解答,并留意同一套纪律,整理成 Y=mX+cY = mX + c、说清 YYXX、再把斜率与截距对应到常数,如何贯穿每一题。

Q1[4 marks]

变量 xxyyy=ax+bx2y = ax + bx^{2} 联系,其中 aabb 为常数。以 yx\frac{y}{x}xx 作图得到的直线通过点 (2,7)(2, 7)(5,16)(5, 16)

aabb 的值。

Show worked solution

先把关系线性化。每一项都除以 xx,使方程与 Y=mX+cY = mX + c 对应:

yx=a+bx=bx+a\frac{y}{x} = a + bx = bx + a

所以纵轴是 Y=yxY = \frac{y}{x},横轴是 X=xX = x。斜率是 bb,截距是 aa

由两点求斜率:

b=16752=93=3b = \frac{16 - 7}{5 - 2} = \frac{9}{3} = 3

代入点 (2,7)(2, 7) 求截距 aa

7=3(2)+a    7=6+a    a=17 = 3(2) + a \;\Rightarrow\; 7 = 6 + a \;\Rightarrow\; a = 1

答案

a=1a = 1b=3b = 3,所以 y=x+3x2y = x + 3x^{2}。用第二个点检验:在 x=5x = 5 时,y=5+3(25)=80y = 5 + 3(25) = 80,且 yx=805=16\frac{y}{x} = \frac{80}{5} = 16,与 (5,16)(5, 16) 吻合。

Q2[4 marks]

变量 xxyyy=axny = ax^{n} 联系,其中 aann 为常数。当以 lgy\lg ylgx\lg x 作图时,直线通过 (lgx,lgy)=(1,5)(\lg x, \lg y) = (1, 5)(3,9)(3, 9)

aann 的值。

Show worked solution

两边取 lg\lg,用对数的幂法则与乘积法则把关系拉直:

lgy=lg(axn)=lga+nlgx=(n)lgx+lga\lg y = \lg\left(a x^{n}\right) = \lg a + n\lg x = (n)\lg x + \lg a

Y=mX+cY = mX + c 对照,纵轴是 Y=lgyY = \lg y,横轴是 X=lgxX = \lg x。斜率是 nn,截距是 lga\lg a

由两点求斜率:

n=9531=42=2n = \frac{9 - 5}{3 - 1} = \frac{4}{2} = 2

代入点 (1,5)(1, 5) 求截距 lga\lg a,再消去对数:

5=2(1)+lga    lga=3    a=103=10005 = 2(1) + \lg a \;\Rightarrow\; \lg a = 3 \;\Rightarrow\; a = 10^{3} = 1000

答案

n=2n = 2a=1000a = 1000,所以 y=1000x2y = 1000\,x^{2}。检验第二个点:在 lgx=3\lg x = 3 时,lgy=2(3)+3=9\lg y = 2(3) + 3 = 9,与 (3,9)(3, 9) 吻合。

Q3[4 marks]

变量 xxyyy=abxy = ab^{x} 联系,其中 aabb 为常数。当以 lgy\lg yxx 作图时,直线通过 (0,2)(0, 2)(3,5)(3, 5)

aabb 的值。

Show worked solution

两边取 lg\lg。这里变量 xx 位于指数上,所以幂法则把它作为系数带下来:

lgy=lg(abx)=lga+xlgb=(lgb)x+lga\lg y = \lg\left(a b^{x}\right) = \lg a + x\lg b = (\lg b)x + \lg a

Y=mX+cY = mX + c 对照,纵轴是 Y=lgyY = \lg y,横轴是 X=xX = x。斜率是 lgb\lg b,截距是 lga\lg a

(0,2)(0, 2) 落在纵轴上,因此直接给出截距:

lga=2    a=102=100\lg a = 2 \;\Rightarrow\; a = 10^{2} = 100

再由两点求斜率,并消去对数得到 bb

lgb=5230=33=1    b=101=10\lg b = \frac{5 - 2}{3 - 0} = \frac{3}{3} = 1 \;\Rightarrow\; b = 10^{1} = 10

答案

a=100a = 100b=10b = 10,所以 y=100(10)xy = 100(10)^{x}。检验第二个点:在 x=3x = 3 时,lgy=1(3)+2=5\lg y = 1(3) + 2 = 5,与 (3,5)(3, 5) 吻合。

Q4[3 marks]

变量 xxyyy=px2+qy = px^{2} + q 联系,其中 ppqq 为常数。以 yyx2x^{2} 作图得到的直线通过点 (1,7)(1, 7)(3,17)(3, 17)

ppqq 的值。

Show worked solution

只要横轴取 x2x^{2},这个关系就已经是直线:纵轴是 Y=yY = y,横轴是 X=x2X = x^{2},与 Y=mX+cY = mX + c 对应。斜率是 pp,截距是 qq

由两点求斜率:

p=17731=102=5p = \frac{17 - 7}{3 - 1} = \frac{10}{2} = 5

代入点 (1,7)(1, 7)qq

7=5(1)+q    q=27 = 5(1) + q \;\Rightarrow\; q = 2

答案

p=5p = 5q=2q = 2,所以 y=5x2+2y = 5x^{2} + 2。检验第二个点:在 x2=3x^{2} = 3 时,y=5(3)+2=17y = 5(3) + 2 = 17,与 (3,17)(3, 17) 吻合。

Q5[4 marks]

变量 xxyyxy=ax+bxy = ax + b 联系,其中 aabb 为常数。以 yy1x\frac{1}{x} 作图得到的直线通过点 (2,9)(2, 9)(5,21)(5, 21)

aabb 的值。

Show worked solution

每一项都除以 xx,使方程与 Y=mX+cY = mX + c 对应:

xyx=axx+bx    y=a+b1x\frac{xy}{x} = \frac{ax}{x} + \frac{b}{x} \;\Rightarrow\; y = a + b\cdot\frac{1}{x}

所以纵轴是 Y=yY = y,横轴是 X=1xX = \frac{1}{x}。斜率是 bb,截距是 aa

由两点求斜率:

b=21952=123=4b = \frac{21 - 9}{5 - 2} = \frac{12}{3} = 4

代入点 (2,9)(2, 9) 求截距 aa

9=4(2)+a    9=8+a    a=19 = 4(2) + a \;\Rightarrow\; 9 = 8 + a \;\Rightarrow\; a = 1

答案

a=1a = 1b=4b = 4,所以 xy=x+4xy = x + 4,即 y=1+4xy = 1 + \frac{4}{x}。检验第二个点:在 1x=5\frac{1}{x} = 5 时,y=1+4(5)=21y = 1 + 4(5) = 21,与 (5,21)(5, 21) 吻合。

Q6[3 marks]

变量 xxyy1y=ax+b\frac{1}{y} = ax + b 联系,其中 aabb 为常数。以 1y\frac{1}{y}xx 作图得到的直线通过点 (1,7)(1, 7)(4,19)(4, 19)

aabb 的值。

Show worked solution

只要纵轴取 1y\frac{1}{y},这个关系就已经是直线:Y=1yY = \frac{1}{y}X=xX = x,与 Y=mX+cY = mX + c 对应。斜率是 aa,截距是 bb

由两点求斜率:

a=19741=123=4a = \frac{19 - 7}{4 - 1} = \frac{12}{3} = 4

代入点 (1,7)(1, 7)bb

7=4(1)+b    b=37 = 4(1) + b \;\Rightarrow\; b = 3

答案

a=4a = 4b=3b = 3,所以 1y=4x+3\frac{1}{y} = 4x + 3,即 y=14x+3y = \frac{1}{4x + 3}。检验第二个点:在 x=4x = 4 时,1y=4(4)+3=19\frac{1}{y} = 4(4) + 3 = 19,与 (4,19)(4, 19) 吻合。

Q7[4 marks]

变量 xxyyy=abx2y = ab^{x^{2}} 联系,其中 aabb 为常数。当以 lgy\lg yx2x^{2} 作图时,直线通过 (0,3)(0, 3)(2,7)(2, 7)

aabb 的值。

Show worked solution

两边取 lg\lg。由于 xx 在指数中被平方,x2x^{2} 本身就成为横轴变量:

lgy=lg(abx2)=lga+x2lgb=(lgb)x2+lga\lg y = \lg\left(ab^{x^{2}}\right) = \lg a + x^{2}\lg b = (\lg b)x^{2} + \lg a

Y=mX+cY = mX + c 对照,纵轴是 Y=lgyY = \lg y,横轴是 X=x2X = x^{2}。斜率是 lgb\lg b,截距是 lga\lg a

(0,3)(0, 3) 落在纵轴上,因此直接给出截距:

lga=3    a=103=1000\lg a = 3 \;\Rightarrow\; a = 10^{3} = 1000

再由两点求斜率,并消去对数得到 bb

lgb=7320=42=2    b=102=100\lg b = \frac{7 - 3}{2 - 0} = \frac{4}{2} = 2 \;\Rightarrow\; b = 10^{2} = 100

答案

a=1000a = 1000b=100b = 100,所以 y=1000(100)x2y = 1000(100)^{x^{2}}。检验第二个点:在 x2=2x^{2} = 2 时,lgy=2(2)+3=7\lg y = 2(2) + 3 = 7,与 (2,7)(2, 7) 吻合。

Q8[3 marks]

变量 xxyyy2=ax+by^{2} = ax + b 联系,其中 aabb 为常数。以 y2y^{2}xx 作图得到的直线通过点 (2,13)(2, 13)(5,25)(5, 25)

aabb 的值。

Show worked solution

只要纵轴取 y2y^{2},这个关系就已经是直线:Y=y2Y = y^{2}X=xX = x,与 Y=mX+cY = mX + c 对应。斜率是 aa,截距是 bb

由两点求斜率:

a=251352=123=4a = \frac{25 - 13}{5 - 2} = \frac{12}{3} = 4

代入点 (2,13)(2, 13)bb

13=4(2)+b    13=8+b    b=513 = 4(2) + b \;\Rightarrow\; 13 = 8 + b \;\Rightarrow\; b = 5

答案

a=4a = 4b=5b = 5,所以 y2=4x+5y^{2} = 4x + 5。检验第二个点:在 x=5x = 5 时,y2=4(5)+5=25y^{2} = 4(5) + 5 = 25,与 (5,25)(5, 25) 吻合。

三道题看起来不同,一道用除法,两道取对数,但计划是一样的:整理到方程读作 Y=mX+cY = mX + c,说清 YYXX 到底是什么,然后才把斜率与截距对应到常数。在动数字之前先给两条轴命名,正是让幂律和指数律不至于混淆的关键。

关键方法要点

这三道例题演练的是承担线性定律较难那一半的化简。多做练习时,记住以下几点。

  • 要线性化 y=ax+bx2y = ax + bx^{2},把每一项除以 xxyx=bx+a\frac{y}{x} = bx + a,因此以 yx\frac{y}{x}xx 作图。
  • 对幂律 y=axny = ax^{n},两边取 lg\lglgy=nlgx+lga\lg y = n\lg x + \lg a,因此以 lgy\lg ylgx\lg x 作图。
  • 对指数律 y=abxy = ab^{x},两边取 lg\lglgy=(lgb)x+lga\lg y = (\lg b)x + \lg a,因此以 lgy\lg yxx 作图。
  • 区别在于 xx 的位置:xnx^{n} 使斜率为 nn,横轴需要 lgx\lg xbxb^{x} 使斜率为 lgb\lg b,横轴保留 xx 本身。
  • 当截距等于 lga\lg algb\lg b 时,用十的幂消去它:lga=ka=10k\lg a = k \Rightarrow a = 10^{k}
  • 由于采用分析式评分,正确的化简即使在算出常数最终值之前,也能拿到方法分。

老师如何帮忙

我们在这里最常见的失误是仓促取对数,把截距留成 lga\lg a 而不是 aa,或者把幂律与指数律弄混。在一对一的课堂上,我们的老师会陪你把化简放慢,让你看清为什么 lgx\lg x 属于一张图,而普通的 xx 属于另一张。

我们的老师经验丰富,所以你遇到的是会讲清楚每一步「为什么」的人,而不只是「怎么做」。课程以英语授课,而 SPM 试卷用马来文和英文双语命题,因此这套记号在两种版本里对你都是同一个意思。

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常见问题

我怎么决定该画 lgx\lg x 还是画 xx

看变量在哪里。幂律 y=axny = ax^{n}xx 是底数,所以以 lgy\lg ylgx\lg x 作图。

指数律 y=abxy = ab^{x}xx 是指数,所以以 lgy\lg y 对普通的 xx 作图。

为什么 y=ax+bx2y = ax + bx^{2} 要除以 xx

每一项除以 xx 得到 yx=bx+a\frac{y}{x} = bx + a,这是关于 yx\frac{y}{x}xx 的一条直线。斜率变成 bb,截距变成 aa,因此两个常数都能从一条直线读出。

截距算出来是 lga=3\lg a = 3,怎么求 aa

用十的幂消去对数:a=103=1000a = 10^{3} = 1000。把答案留成 lga\lg a 是常见的丢掉最后一分的方式,所以务必换回 aabb

最后怎么检验我的常数?

把第二个给定点代入你的直线方程。若它在图上给出正确的值,而原关系也能重现数据,两个常数就都稳了。

来源:SRC-DSKP-EN

作者 spmaddmath.com.my 编辑团队.· 最后更新 5 September 2026

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