内容正文:
第五节 反比例函数的综合应用建议用时:50分钟
【拔高练·能力提升】
1.(2025·泸州)如图,一次函数y=2x+b的图象与反比例函数y=的图象的一个交点为A(2,6).
(1)求一次函数与反比例函数的表达式;
(2)将一次函数y=2x+b的图象沿y轴向下平移12个单位长度,与反比例函数y=的图象相交于点B,C,求S△ABC的值.
2.(2025·遂宁)如图,一次函数y=mx+n(m,n为常数,m≠0)的图象与反比例函数y=(k≠0)的图象交于A(-2,-2),B(a,1)两点.
(1)求一次函数和反比例函数的关系式;
(2)结合图形,请直接写出不等式-x<0的解集;
(3)P(0,b)是y轴上的一点,若△ABP是以AB为直角边的直角三角形,求b的值.
3.(2025·宜宾)如图,过原点O的直线与反比例函数y=(k≠0)的图象交于A,B两点.一次函数y=mx+b(m≠0)的图象过点A且与反比例函数的图象交于另一点C,与x轴交于点M,其中A(-2,1),C(-1,n).
(1)求一次函数y=mx+b的表达式,并求△AOM的面积.
(2)连接BC,在直线AC上是否存在点D,使以O,A,D为顶点的三角形与△ABC相似?若存在,求出点D的坐标;若不存在,请说明理由.
4.(2025·成都)如图,在平面直角坐标系xOy中,直线y=-x+b与反比例函数y=的图象的一个交点为A(a,2),与x轴的交点为B(3,0).
(1)求k的值;
(2)直线AO与反比例函数的图象在第三象限交于点C,点D在反比例函数的图象上,若∠ACD=90°,求直线AD的函数表达式;
(3)P为x轴上一点,直线AP交反比例函数的图象于点E(异于A),连接BE,若△BEP的面积为2,求点E的坐标.
5.如图1,在平面直角坐标系中,矩形OCBA的顶点C,A分别在x轴和y轴的正半轴上,反比例函数y=的图象与AB,BC分别交点D,E,且顶点B的坐标为(6,3),BD=2.
(1)求反比例函数y=的表达式及点E的坐标.
(2)如图2,连接DE,AC,试判断DE与AC的数量和位置关系,并说明理由.
(3)如图3,连接AE,在反比例函数y=的图象上是否存在点F,使得∠AEF=45°?若存在,请求出点F的坐标;若不存在,说明理由.
第五节 反比例函数的综合应用
1.解:(1)∵一次函数y=2x+b的图象经过A(2,6),
∴6=2×2+b,∴b=2,
∴一次函数的表达式为 y=2x+2.
∵反比例函数y=的图象经过A(2,6),
∴6=,∴m=12,
∴反比例函数的表达式为y=.
(2)∵将一次函数y=2x+2的图象沿y轴向下平移12个单位长度,与反比例函数y=的图象相交于点B,C,
∴直线BC的表达式为y=2x+2-12=2x-10.
联立
解得或
∴B(-1,-12),C(6,2).
如图,过点A作AT∥y轴交直线BC于点T.
∵A(2,6),
∴T(2,-6),∴AT=6-(-6)=12,
∴S△ABC=S△ABT+S△ACT
=×12×[2-(-1)]+×12×(6-2)
=42.
2.解:(1)∵A(-2,-2)在反比例函数y=(k≠0)的图象上,
∴k=(-2)×(-2)=4,∴反比例函数的关系式为y=.
又∵B(a,1)在反比例函数y=的图象上,∴a=4,∴B(4,1).
把A(-2,-2),B(4,1)代入y=mx+n(m≠0)得
解得
∴一次函数的关系式为y=x-1.
(2)-2<x<0或x>2.
提示:联立解得或
∴不等式-x<0的解集为-2<x<0或x>2.
(3)∵P(0,b)是y轴上的一点,且满足△ABP是以AB为直角边的直角三角形,AB的关系式为y=x-1,
∴设另一条直角边的关系式为y=-2x+b.
当直角顶点是点A时,则有-2=-2×(-2)+b,
解得b=-6;
当直角顶点是点B时,则有1=-2×4+b,解得b=9.
综上所述,b的值为-6或9.
3.解:(1)将A(-2,1)代入y=(k≠0)得1=,
解得k =-2,
∴反比例函数的表达式为y=-.
在y=-中,当 x=-1时,y=-=2,
∴C(-1,2).
将A(-2,1),C(-1,2)分别代入y=mx+b得
解得
∴一次函数y=mx+b的表达式为y=x+3.
在y=x+3中,当y=0时,x=-3,
∴M(-3,0),∴OM=3,
∴S△AOM=OM·|yA|=×3×1=.
(2)∵直线AB经过原点,
∴点B的坐标为(2,-1),OA=OB.
∵A(-2,1),C(-1,2),
∴AC==,
BC==3,
AB==2,
∴AC2+BC2=()2+(3)2=2+18=20,
AB2=(2)2=20,∴AC2+BC2=AB2,∴∠ACB=90°.
∵BC⊥AC,∴OA与AC不垂直.
∵△OAD与△ABC相似,
∴只存在△OAD∽△BAC和△OAD∽△CAB这两种情况.
图1
①如图1,当△OAD∽△BAC时,
则 ==,
∠ODA=∠BCA=90°,
∴AD=AC,OD∥BC,
∴此时点D为AC的中点,
∴点D的坐标为(-,).
②如图2,当△OAD∽△CAB时,
图2
则 ==,
即 ==,
∴AD=5,OD=3.
设D(d,d+3),
∴
解得d=3,∴d+3=6,
∴点D的坐标为(3,6).
综上所述,点D的坐标为(-,)或(3,6).
4.解:(1)∵直线y=-x+b与x轴的交点为B(3,0),
∴0=-3+b,解得b=3,∴一次函数的表达式为y=-x+3.
把A(a,2)代入y=-x+3得2=-a+3,
解得a=1,∴A(1,2).
将点A(1,2)代入y=得k=1×2=2.
(2)如图,连接AD.
由(1)得反比例函数的表达式为y=.
∵直线AO与反比例函数的图象在第三象限交于点C,点A(1,2),
∴点C的坐标为(-1,-2),
∴AC2=(1+1)2+(2+2)2=20.
设点D的坐标为(m,),
∴AD2=(1-m)2+(2-)2,CD2=(-1-m)2+(-2-)2.
∵∠ACD=90°,∴AD2=CD2+AC2,
∴(1-m)2+(2-)2=(-1-m)2+(-2-)2+20,
解得m=-4或-1(舍去),
∴点D的坐标为(-4,-).
设直线AD的函数表达式为y=k1x+b1(k1≠0).
把(-4,-),(1,2)代入得
解得
∴直线AD的函数表达式为y=x+.
(3)设点E的坐标为(t,).
设直线AE的表达式为y=k2x+b2,
把(t,),(1,2)代入得
解得
∴直线AE的表达式为y=-x+.
当y=0时,0=-x+,解得x=t+1,
∴点P的坐标为(t+1,0),∴BP=|t+1-3|=|t-2|,
∴S△BEP=|yE|·BP=·||·|t-2|.
∵△BEP的面积为2,∴·||·|t-2|=2,
解得t=或t=-2,
∴点E的坐标为(-2,-1)或(,3).
5.解:(1)∵B(6,3),BD=2,∴D(4,3).
∵y=的图象过点D(4,3),∴k=4×3=12,
∴反比例函数的表达式为y=.
设E(6,n),将点E的坐标代入y=得n=2,
∴E(6,2).
(2)DE∥AC,DE=AC.
理由如下:∵B(6,3),D(4,3),E(6,2),
∴BD=2,AB=6,BE=1,BC=3,∴=.
∵∠DBE=∠ABC,∴△BDE∽△BAC,
∴==,∠BDE=∠BAC,
∴DE∥AC,DE=AC.
(3)在反比例函数y=的图象上存在点F,使得∠AEF=45°.
如图,当点F在AE上方时,作AG⊥AE,交EF于点G,设G(x,y),作GM⊥y轴于点M,EN⊥y轴于点N.
∵B(6,3),E(6,2),
∴MG=x,MA=y-3,AN=1,EN=6.
∵∠AEF=45°,∠EAG=90°,
∴∠AGE=∠AEG=45°,∴AG=AE.
∵∠MGA+∠MAG=90°,
∠MAG+∠EAN=90°,
∴∠MGA=∠NAE.
在△MGA和△NAE中,
∴△MGA≌△NAE(AAS),
∴MG=AN,AM=NE,∴
∴∴G(1,9).
∵E(6,2),∴直线EF的函数表达式为y=-x+.
联立解得或
∴F(,).
如图,当点F在AE下方时,过点A作AT⊥AE交EF于点T,过点T作TK⊥AB交BA延长线于点K.
同理可得AK=BE=1,KT=AB=6,
∴T(-1,-3).
∵E(6,2),
∴直线ET的表达式为y=x-.
联立
解得或
∴F(-,-).
综上所述,点F的坐标为(,)或(-,-).
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