23. (本小题 12 分)如图,直线$y= \frac{1}{2}x与双曲线y= \frac{k}{x}(k>0)$交于 A,B 两点,且点 A 的横坐标为 4.
(1)求 k 的值;
(2)若双曲线$y= \frac{k}{x}(x>0)$上一点 C 的纵坐标为 8,求$\triangle AOC$的面积;
(3)过原点 O 的另一条直线 l 交双曲线$y= \frac{k}{x}(k>0)$于 P,Q 两点(点 P 在第一象限).若以点 A,B,P,Q 为顶点的四边形的面积为 24,求点 P 的坐标.

(1)求 k 的值;
(2)若双曲线$y= \frac{k}{x}(x>0)$上一点 C 的纵坐标为 8,求$\triangle AOC$的面积;
(3)过原点 O 的另一条直线 l 交双曲线$y= \frac{k}{x}(k>0)$于 P,Q 两点(点 P 在第一象限).若以点 A,B,P,Q 为顶点的四边形的面积为 24,求点 P 的坐标.
答案
(1) $k=8$;(2) $15$;(3) $(2,4)$或$(8,1)$。
解析
(1) 点A在直线$y=\frac{1}{2}x$上,横坐标为4,代入得$y=\frac{1}{2}×4=2$,则$A(4,2)$。
将$A(4,2)$代入$y=\frac{k}{x}$,得$2=\frac{k}{4}$,解得$k=8$。
(2) 双曲线方程为$y=\frac{8}{x}$,点C纵坐标为8,代入得$8=\frac{8}{x}$,解得$x=1$,则$C(1,8)$。
$O(0,0)$,$A(4,2)$,$C(1,8)$,由坐标面积公式:
$S_{\triangle AOC}=\frac{1}{2}|x_Ay_C - x_Cy_A|=\frac{1}{2}|4×8 - 1×2|=\frac{1}{2}|32 - 2|=15$。
(3) 设$P(m,n)$,则$Q(-m,-n)$,且$mn=8$。
$A(4,2)$,$B(-4,-2)$,四边形$ABPQ$为平行四边形,面积$S=4S_{\triangle AOP}$。
$S_{\triangle AOP}=\frac{1}{2}|x_Ay_P - x_Py_A|=\frac{1}{2}|4n - 2m|$,则$S=4×\frac{1}{2}|4n - 2m|=2|4n - 2m|=24$,即$|2n - m|=6$。
联立$mn=8$,得:
① $m - 2n=6$,则$m=6 + 2n$,代入$mn=8$得$n(6 + 2n)=8$,即$n^2 + 3n - 4=0$,解得$n=1$($n=-4$舍),$m=8$,$P(8,1)$;
② $2n - m=6$,则$m=2n - 6$,代入$mn=8$得$n(2n - 6)=8$,即$n^2 - 3n - 4=0$,解得$n=4$($n=-1$舍),$m=2$,$P(2,4)$。
综上,$P(2,4)$或$(8,1)$。
将$A(4,2)$代入$y=\frac{k}{x}$,得$2=\frac{k}{4}$,解得$k=8$。
(2) 双曲线方程为$y=\frac{8}{x}$,点C纵坐标为8,代入得$8=\frac{8}{x}$,解得$x=1$,则$C(1,8)$。
$O(0,0)$,$A(4,2)$,$C(1,8)$,由坐标面积公式:
$S_{\triangle AOC}=\frac{1}{2}|x_Ay_C - x_Cy_A|=\frac{1}{2}|4×8 - 1×2|=\frac{1}{2}|32 - 2|=15$。
(3) 设$P(m,n)$,则$Q(-m,-n)$,且$mn=8$。
$A(4,2)$,$B(-4,-2)$,四边形$ABPQ$为平行四边形,面积$S=4S_{\triangle AOP}$。
$S_{\triangle AOP}=\frac{1}{2}|x_Ay_P - x_Py_A|=\frac{1}{2}|4n - 2m|$,则$S=4×\frac{1}{2}|4n - 2m|=2|4n - 2m|=24$,即$|2n - m|=6$。
联立$mn=8$,得:
① $m - 2n=6$,则$m=6 + 2n$,代入$mn=8$得$n(6 + 2n)=8$,即$n^2 + 3n - 4=0$,解得$n=1$($n=-4$舍),$m=8$,$P(8,1)$;
② $2n - m=6$,则$m=2n - 6$,代入$mn=8$得$n(2n - 6)=8$,即$n^2 - 3n - 4=0$,解得$n=4$($n=-1$舍),$m=2$,$P(2,4)$。
综上,$P(2,4)$或$(8,1)$。
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