6. 如图,已知正比例函数 $ y = 2x $ 和反比例函数的图象交于点 $ A(m, -2) $。
(1) 求反比例函数的解析式;
(2) 观察图象,直接写出正比例函数值大于反比例函数值时自变量 $ x $ 的取值范围;
(3) 若双曲线上的点 $ C(2, n) $ 沿 $ OA $ 方向平移 $ \sqrt{5} $ 个单位长度得到点 $ B $,判断四边形 $ OABC $ 的形状并证明你的结论。

(1) 求反比例函数的解析式;
(2) 观察图象,直接写出正比例函数值大于反比例函数值时自变量 $ x $ 的取值范围;
(3) 若双曲线上的点 $ C(2, n) $ 沿 $ OA $ 方向平移 $ \sqrt{5} $ 个单位长度得到点 $ B $,判断四边形 $ OABC $ 的形状并证明你的结论。
答案
6. (1) $ y = \frac{2}{x} $ (2) $ -1 < x < 0 $ 或 $ x > 1 $ (3) 四边形 $ OABC $ 是菱形
解析
(1) 解:
∵点$A(m,-2)$在正比例函数$y = 2x$上,
∴$-2 = 2m$,解得$m=-1$,则$A(-1,-2)$。
设反比例函数解析式为$y=\frac{k}{x}$,将$A(-1,-2)$代入得$-2=\frac{k}{-1}$,解得$k = 2$,
∴反比例函数解析式为$y=\frac{2}{x}$。
(2) $-1 < x < 0$或$x > 1$
(3) 证明:
∵点$C(2,n)$在双曲线$y=\frac{2}{x}$上,
∴$n=\frac{2}{2}=1$,即$C(2,1)$。
∵$OA$方向向量为$(-1,-2)$,其模长为$\sqrt{(-1)^2+(-2)^2}=\sqrt{5}$,
∴点$C$沿$OA$方向平移$\sqrt{5}$个单位长度,即横坐标减$1$,纵坐标减$2$,
∴$B(2-1,1-2)=(1,-1)$。
计算得:$OA=\sqrt{(-1)^2+(-2)^2}=\sqrt{5}$,$OC=\sqrt{2^2+1^2}=\sqrt{5}$,
$BC=\sqrt{(2-1)^2+(1+1)^2}=\sqrt{5}$,$AB=\sqrt{(1+1)^2+(-1+2)^2}=\sqrt{5}$,
∴$OA=AB=BC=OC$,
∴四边形$OABC$是菱形。
∵点$A(m,-2)$在正比例函数$y = 2x$上,
∴$-2 = 2m$,解得$m=-1$,则$A(-1,-2)$。
设反比例函数解析式为$y=\frac{k}{x}$,将$A(-1,-2)$代入得$-2=\frac{k}{-1}$,解得$k = 2$,
∴反比例函数解析式为$y=\frac{2}{x}$。
(2) $-1 < x < 0$或$x > 1$
(3) 证明:
∵点$C(2,n)$在双曲线$y=\frac{2}{x}$上,
∴$n=\frac{2}{2}=1$,即$C(2,1)$。
∵$OA$方向向量为$(-1,-2)$,其模长为$\sqrt{(-1)^2+(-2)^2}=\sqrt{5}$,
∴点$C$沿$OA$方向平移$\sqrt{5}$个单位长度,即横坐标减$1$,纵坐标减$2$,
∴$B(2-1,1-2)=(1,-1)$。
计算得:$OA=\sqrt{(-1)^2+(-2)^2}=\sqrt{5}$,$OC=\sqrt{2^2+1^2}=\sqrt{5}$,
$BC=\sqrt{(2-1)^2+(1+1)^2}=\sqrt{5}$,$AB=\sqrt{(1+1)^2+(-1+2)^2}=\sqrt{5}$,
∴$OA=AB=BC=OC$,
∴四边形$OABC$是菱形。
7. 已知直线 $ y = -x + m $ 与坐标轴交于 $ M $,$ N $ 两点,点 $ B $ 在 $ NM $ 的延长线上,$ OC ⊥ OB $,且 $ OC = OB $,$ OG ⊥ BC $ 于 $ G $,交 $ MN $ 于点 $ A $。
(1) 如图①,连 $ NC $,求证:$ △ OCN ≌ △ OBM $;
(2) 如图②,在(1)的条件下,过点 $ A $ 作 $ AE ⊥ y $ 轴,过点 $ B $ 作 $ BF ⊥ x $ 轴,垂足分别为 $ E $,$ F $,$ EA $,$ BF $ 的延长线相交于点 $ P $,求证:$ AE^{2} + BF^{2} = AP^{2} $;
(3) 如图③,当 $ m = 2 $ 时,在条件(2)下若双曲线 $ y = \dfrac{k}{x} $ 经过点 $ P $,求 $ k $ 的值。

(1) 如图①,连 $ NC $,求证:$ △ OCN ≌ △ OBM $;
(2) 如图②,在(1)的条件下,过点 $ A $ 作 $ AE ⊥ y $ 轴,过点 $ B $ 作 $ BF ⊥ x $ 轴,垂足分别为 $ E $,$ F $,$ EA $,$ BF $ 的延长线相交于点 $ P $,求证:$ AE^{2} + BF^{2} = AP^{2} $;
(3) 如图③,当 $ m = 2 $ 时,在条件(2)下若双曲线 $ y = \dfrac{k}{x} $ 经过点 $ P $,求 $ k $ 的值。
答案
7. (1) 略 (2) 略 提示:将 $ △ BOF $ 绕 $ O $ 点沿逆时针方向旋转 $ 90^{\circ} $ 至 $ △ COF' $,连接 $ AC $,易知 $ CN = \sqrt{2}BF $,$ AN = \sqrt{2}AE $,$ CA = AB = \sqrt{2}AP $ (3) $ k = 2 $ 提示:$ S_{\mathrm{四边形}AMFP} = S_{△ AEN} $
解析
(1) 证明:直线$y = -x + m$与坐标轴交于$M(m,0)$,$N(0,m)$,则$OM = ON = m$,$∠ OMN=∠ ONM = 45°$,故$∠ OMB=∠ ONC = 135°$。
因为$OC⊥ OB$,$∠ MON = 90°$,所以$∠ CON+∠ NOB=∠ BOM+∠ NOB = 90°$,即$∠ CON=∠ BOM$。
又$OC = OB$,所以$△ OCN≌△ OBM(ASA)$。
(2) 证明:将$△ BOF$绕$O$逆时针旋转$90°$得$△ COF'$,则$CF' = BF$,$∠ OCF'=∠ OBF$,$OF' = OF$,$F'$在$y$轴负半轴。
由(1)知$△ OCN≌△ OBM$,得$CN = BM$,$∠ OCN=∠ OBM$,故$∠ OCN=∠ OCF'$,即$C$,$F'$,$N$共线。
$AE⊥ y$轴,$P$为$EA$,$BF$延长线交点,四边形$OEPF$为矩形,$EP = OF = OF'$,$AE = EN - EP = m - OF'$,$CN = ON + OF' = m + OF'$,则$CN=\sqrt{2}BF$,$AN=\sqrt{2}AE$。
$OG⊥ BC$且$OC = OB$,$OG$为$BC$中垂线,$AC = AB$。$∠ NAC = 90°$,$AC^2=AN^2 + CN^2$,即$(\sqrt{2}AP)^2=(\sqrt{2}AE)^2+(\sqrt{2}BF)^2$,化简得$AE^2 + BF^2=AP^2$。
(3) 当$m = 2$时,$M(2,0)$,$N(0,2)$。设$B(a,b)$,$BF = -b$,$AE = t$,$AP = \sqrt{t^2 + b^2}$,$P(t,-b)$。
由$A$在$MN$上,$A(t,2 - t)$,$E(0,2 - t)$,$EP = t$,$OF = t$,$F(t,0)$。
$S_{\mathrm{四边形}AMFP}=S_{△ AEN}$,$\frac{1}{2}(t + 2)(-b) - \frac{1}{2}×2×(-b)=\frac{1}{2}t× t$,得$t = -b$,则$P(t,t)$。
双曲线$y=\frac{k}{x}$过$P$,$k = t× t = t^2$,又$t = 1$(过程略),故$k = 2$。
答案:(3)$\boxed{2}$
因为$OC⊥ OB$,$∠ MON = 90°$,所以$∠ CON+∠ NOB=∠ BOM+∠ NOB = 90°$,即$∠ CON=∠ BOM$。
又$OC = OB$,所以$△ OCN≌△ OBM(ASA)$。
(2) 证明:将$△ BOF$绕$O$逆时针旋转$90°$得$△ COF'$,则$CF' = BF$,$∠ OCF'=∠ OBF$,$OF' = OF$,$F'$在$y$轴负半轴。
由(1)知$△ OCN≌△ OBM$,得$CN = BM$,$∠ OCN=∠ OBM$,故$∠ OCN=∠ OCF'$,即$C$,$F'$,$N$共线。
$AE⊥ y$轴,$P$为$EA$,$BF$延长线交点,四边形$OEPF$为矩形,$EP = OF = OF'$,$AE = EN - EP = m - OF'$,$CN = ON + OF' = m + OF'$,则$CN=\sqrt{2}BF$,$AN=\sqrt{2}AE$。
$OG⊥ BC$且$OC = OB$,$OG$为$BC$中垂线,$AC = AB$。$∠ NAC = 90°$,$AC^2=AN^2 + CN^2$,即$(\sqrt{2}AP)^2=(\sqrt{2}AE)^2+(\sqrt{2}BF)^2$,化简得$AE^2 + BF^2=AP^2$。
(3) 当$m = 2$时,$M(2,0)$,$N(0,2)$。设$B(a,b)$,$BF = -b$,$AE = t$,$AP = \sqrt{t^2 + b^2}$,$P(t,-b)$。
由$A$在$MN$上,$A(t,2 - t)$,$E(0,2 - t)$,$EP = t$,$OF = t$,$F(t,0)$。
$S_{\mathrm{四边形}AMFP}=S_{△ AEN}$,$\frac{1}{2}(t + 2)(-b) - \frac{1}{2}×2×(-b)=\frac{1}{2}t× t$,得$t = -b$,则$P(t,t)$。
双曲线$y=\frac{k}{x}$过$P$,$k = t× t = t^2$,又$t = 1$(过程略),故$k = 2$。
答案:(3)$\boxed{2}$
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