反比例函数图象的一个结论及其应用

刘玉红
图1结论如图1,正比例函数y1=k1x,y2=k2x(k1>k2>0)与反比例函数y3=k1x(k>0)的图像在第一象限内分别交于点A和点B,设直线AB的解析式为y=k0x+b,△OAB的面积为S。则k=2Sk1k21k1-k2,k0=-k1·k2.
证明如图1,过点A作AC⊥x轴,垂足为C点,过点B作BD⊥x轴,垂足为D点,设点A(a,k1a),点B(m,k2m),其中a>0,m>0,因为点A,点B都在反比例函数y3=k1x(k>0)的图像上,则AC=k1a,BD=k2m,k1a2=k,k2m2=k,所以a=k1k1,m=k1k2,所以S△AOC=S△BOD=112|k|。所以S△AOE+S△OCE=S△OCE+S四边形BECD,所以S△AOE=S四边形BECD,所以S△AOB=S四边形ACDB。因为DC=m-a=k1k2-k1k1,所以S四边形ACDB=112(AC+BD)×CD=112(k1·k1k1+k2·k1k2)×(k1k2-k1k1)=112(k1+k2)k×(k1-k21k1k2)×k=112(k1-k2)×k1k1k2,所以k=2Sk1k21k1-k2.
因为点A(a,k1a),点B(m,k2m)在直线y=k0x+b上,所以k0a+b=k1a,
k0m+b=k2m。所以k0(m-a)=(k2m-k1a),所以k0=(k2m-k1a)÷(m-a)=(k2·k1k2-k1·k1k1)÷(k1k2-k1k1)=(k2-k1)×k÷(k1-k2)×k1k1k2=-k1·k2.
下面谈谈这个结论的应用。
图2例1如图2,已知反比例函数y=k1x(k>0)的图象经过点(112,8),直线y=-x+b经过该反比例函数图象上的点Q(4,m).
(1)求上述反比例函数和直线的函数表达式;
(2)设该直线与x轴、y轴分别相交于A、B两点,与反比例函数图象的另一个交点为P,连结OP、OQ,求△OPQ的面积.
分析要想用结论求△POQ的面积需要确定出直线OP的比例系数,直线OQ的比例系数,反比例函数的比例系数.
解(1)反比例函数y=k1x(k>0)的图象经过点(112,8),所以k=112×8=4,所以反比例函数的解析式为y=41x;点Q是反比例函数和直线y=-x+b的交点,所以m=1,所以点Q的坐标是(4,1),所以1=-4+b即b=5,所以直线的解析式为y=-x+5.
(2)因为直线y=-x+5与反比例函数y=41x相交,所以-x+5=41x,整理得x2-5x+4=0,解得x=1或x=4,所以点P的坐标为(1,4),因为正比例函数OP经过点点(1,4),所以k1=4,因为正比例函数OQ经过点点(4,1),所以k2=114,反比例函数的系数k=4,根据k=2Sk1k21k1-k2得4=2×S×4×11414-114,所以S=1512,所以△OPQ的面积为1512.
例2如图3,直线l与反比例函数y=21x的图像在第一象限内交于A,B两点,与x轴的正半轴交于点C,若AB∶BC=(m-1)∶1(m>1),则三角形OAB的面积(用m表示)为.
图3分析借助比例线段,反比例函数的解析式,利用含m的代数式分别表示出点A、点B的坐标,从而确定直线OA,直线OB的比例系数,后根据公式即可完成问题的求解.
解过点A作AD⊥x轴,垂足为点D,过点B作BE⊥x轴,垂足为点E,则AD∥BE,所以△BCE∽△ACD,所以BE1AD=BC1CA,因为BC1AB=11m-1,所以BC1CA=11m,所以BE1AD=11m,设BE=a,则AD=ma,因为反比例函数y=k1x在第一象限的图像经过点A、B,所以点A的横坐标为21am,点C的横坐标为21a,所以直线OA的比例系数k1=a2m212,直线OC的比例系数k2=a212,反比例函数的系数k=2,根据k=2Sk1k21k1-k2得:2=2×S×a2m212×a2121a2m212-a212=2×S×a2m121(m2-1)×a212=2×S×m1m2-1,所以S=m2-11m.
图4例3如图4,双曲线y=k1x经过Rt△OMN斜边上的点A,与直角边MN相交于点B,已知OA=2AN,△OAB的面积为5,则k的值是.
分析借助比例线段,反比例函数的解析式,巧妙引入未知数a,并用a的代数式分别表示出点A,点B的坐标,从而确定直线OA,直线OB的比例系数,后根据公式即可完成问题的求解.
解过点A作AD⊥x轴,垂足为点D,则AD∥BM,所以△OAD∽△ONM,所以OD1OM=OA1ON,因为OA=2AN,所以OA1ON=213,所以OD1OM=213,设OD=2a,则OM=3a,因为反比例函数y=k1x在第一象限的图像经过点A、B,所以点A的纵坐标为k12a,点B的纵坐标为k13a,所以直线OA的比例系数k1=k14a2,直线OC的比例系数k2=k19a2,反比例函数的系数k,S=5,根据k=2Sk1k21k1-k2得
k=2×5×k14a2×k19a21k14a2-k19a2=2×5×k1(2×3)a215a2k136a4=12.
图5例4如图5,在平面直角坐标系xOy中,直线AB与x轴、y轴分别交于点A、B,与反比例函数y=k1x(k为常数,且k>0)在第一象限的图象交于点E、F。过点E作EM⊥y轴于M,过点F作FN⊥x轴于N,直线EM与FN交于点C。若BE1BF=11m(m为大于1的常数)。记△OEF的面积为S1,△CEF的面积为S2,则S11S2=。(用含m的代数式表示)
分析确定出E、F、C的坐标是解题的关键.
解过点F作FD⊥y轴,垂足为点D,则BD∥EM,所以△BEM∽△BFD,所以ME1FD=BE1BF,因为BE1BF=11m,所以ME1FD=11m,设ME=a,则DF=ma,因为反比例函数y=k1x在第一象限的图像经过点E、F,所以点E的纵坐标为k1a,点F的纵坐标为k1am,所以直线OE的比例系数k1=k1a2,直线OF的比例系数k2=k1a2m2,反比例函数的系数k,三角形OEF的面积为S1,根据k=2Sk1k21k1-k2得k=2×S1×k1a2×k1a2m21k1a2-k1a2m2,所以S1=(m2-1)k12m.
因为FC=CN-FN=k1a-k1am=(m-1)k1am,EC=CM-EM=ma-a=(m-1)a,所以△CEF的面积为S2=112×FC×EC=112×(m-1)k1am×(m-1)a=(m-1)2k12m,所以S11S2=(m2-1)k12m÷(m-1)2k12m=m+11m-1.
图1结论如图1,正比例函数y1=k1x,y2=k2x(k1>k2>0)与反比例函数y3=k1x(k>0)的图像在第一象限内分别交于点A和点B,设直线AB的解析式为y=k0x+b,△OAB的面积为S。则k=2Sk1k21k1-k2,k0=-k1·k2.
证明如图1,过点A作AC⊥x轴,垂足为C点,过点B作BD⊥x轴,垂足为D点,设点A(a,k1a),点B(m,k2m),其中a>0,m>0,因为点A,点B都在反比例函数y3=k1x(k>0)的图像上,则AC=k1a,BD=k2m,k1a2=k,k2m2=k,所以a=k1k1,m=k1k2,所以S△AOC=S△BOD=112|k|。所以S△AOE+S△OCE=S△OCE+S四边形BECD,所以S△AOE=S四边形BECD,所以S△AOB=S四边形ACDB。因为DC=m-a=k1k2-k1k1,所以S四边形ACDB=112(AC+BD)×CD=112(k1·k1k1+k2·k1k2)×(k1k2-k1k1)=112(k1+k2)k×(k1-k21k1k2)×k=112(k1-k2)×k1k1k2,所以k=2Sk1k21k1-k2.
因为点A(a,k1a),点B(m,k2m)在直线y=k0x+b上,所以k0a+b=k1a,
k0m+b=k2m。所以k0(m-a)=(k2m-k1a),所以k0=(k2m-k1a)÷(m-a)=(k2·k1k2-k1·k1k1)÷(k1k2-k1k1)=(k2-k1)×k÷(k1-k2)×k1k1k2=-k1·k2.
下面谈谈这个结论的应用。
图2例1如图2,已知反比例函数y=k1x(k>0)的图象经过点(112,8),直线y=-x+b经过该反比例函数图象上的点Q(4,m).
(1)求上述反比例函数和直线的函数表达式;
(2)设该直线与x轴、y轴分别相交于A、B两点,与反比例函数图象的另一个交点为P,连结OP、OQ,求△OPQ的面积.
分析要想用结论求△POQ的面积需要确定出直线OP的比例系数,直线OQ的比例系数,反比例函数的比例系数.
解(1)反比例函数y=k1x(k>0)的图象经过点(112,8),所以k=112×8=4,所以反比例函数的解析式为y=41x;点Q是反比例函数和直线y=-x+b的交点,所以m=1,所以点Q的坐标是(4,1),所以1=-4+b即b=5,所以直线的解析式为y=-x+5.
(2)因为直线y=-x+5与反比例函数y=41x相交,所以-x+5=41x,整理得x2-5x+4=0,解得x=1或x=4,所以点P的坐标为(1,4),因为正比例函数OP经过点点(1,4),所以k1=4,因为正比例函数OQ经过点点(4,1),所以k2=114,反比例函数的系数k=4,根据k=2Sk1k21k1-k2得4=2×S×4×11414-114,所以S=1512,所以△OPQ的面积为1512.
例2如图3,直线l与反比例函数y=21x的图像在第一象限内交于A,B两点,与x轴的正半轴交于点C,若AB∶BC=(m-1)∶1(m>1),则三角形OAB的面积(用m表示)为.
图3分析借助比例线段,反比例函数的解析式,利用含m的代数式分别表示出点A、点B的坐标,从而确定直线OA,直线OB的比例系数,后根据公式即可完成问题的求解.
解过点A作AD⊥x轴,垂足为点D,过点B作BE⊥x轴,垂足为点E,则AD∥BE,所以△BCE∽△ACD,所以BE1AD=BC1CA,因为BC1AB=11m-1,所以BC1CA=11m,所以BE1AD=11m,设BE=a,则AD=ma,因为反比例函数y=k1x在第一象限的图像经过点A、B,所以点A的横坐标为21am,点C的横坐标为21a,所以直线OA的比例系数k1=a2m212,直线OC的比例系数k2=a212,反比例函数的系数k=2,根据k=2Sk1k21k1-k2得:2=2×S×a2m212×a2121a2m212-a212=2×S×a2m121(m2-1)×a212=2×S×m1m2-1,所以S=m2-11m.
图4例3如图4,双曲线y=k1x经过Rt△OMN斜边上的点A,与直角边MN相交于点B,已知OA=2AN,△OAB的面积为5,则k的值是.
分析借助比例线段,反比例函数的解析式,巧妙引入未知数a,并用a的代数式分别表示出点A,点B的坐标,从而确定直线OA,直线OB的比例系数,后根据公式即可完成问题的求解.
解过点A作AD⊥x轴,垂足为点D,则AD∥BM,所以△OAD∽△ONM,所以OD1OM=OA1ON,因为OA=2AN,所以OA1ON=213,所以OD1OM=213,设OD=2a,则OM=3a,因为反比例函数y=k1x在第一象限的图像经过点A、B,所以点A的纵坐标为k12a,点B的纵坐标为k13a,所以直线OA的比例系数k1=k14a2,直线OC的比例系数k2=k19a2,反比例函数的系数k,S=5,根据k=2Sk1k21k1-k2得
k=2×5×k14a2×k19a21k14a2-k19a2=2×5×k1(2×3)a215a2k136a4=12.
图5例4如图5,在平面直角坐标系xOy中,直线AB与x轴、y轴分别交于点A、B,与反比例函数y=k1x(k为常数,且k>0)在第一象限的图象交于点E、F。过点E作EM⊥y轴于M,过点F作FN⊥x轴于N,直线EM与FN交于点C。若BE1BF=11m(m为大于1的常数)。记△OEF的面积为S1,△CEF的面积为S2,则S11S2=。(用含m的代数式表示)
分析确定出E、F、C的坐标是解题的关键.
解过点F作FD⊥y轴,垂足为点D,则BD∥EM,所以△BEM∽△BFD,所以ME1FD=BE1BF,因为BE1BF=11m,所以ME1FD=11m,设ME=a,则DF=ma,因为反比例函数y=k1x在第一象限的图像经过点E、F,所以点E的纵坐标为k1a,点F的纵坐标为k1am,所以直线OE的比例系数k1=k1a2,直线OF的比例系数k2=k1a2m2,反比例函数的系数k,三角形OEF的面积为S1,根据k=2Sk1k21k1-k2得k=2×S1×k1a2×k1a2m21k1a2-k1a2m2,所以S1=(m2-1)k12m.
因为FC=CN-FN=k1a-k1am=(m-1)k1am,EC=CM-EM=ma-a=(m-1)a,所以△CEF的面积为S2=112×FC×EC=112×(m-1)k1am×(m-1)a=(m-1)2k12m,所以S11S2=(m2-1)k12m÷(m-1)2k12m=m+11m-1.
图1结论如图1,正比例函数y1=k1x,y2=k2x(k1>k2>0)与反比例函数y3=k1x(k>0)的图像在第一象限内分别交于点A和点B,设直线AB的解析式为y=k0x+b,△OAB的面积为S。则k=2Sk1k21k1-k2,k0=-k1·k2.
证明如图1,过点A作AC⊥x轴,垂足为C点,过点B作BD⊥x轴,垂足为D点,设点A(a,k1a),点B(m,k2m),其中a>0,m>0,因为点A,点B都在反比例函数y3=k1x(k>0)的图像上,则AC=k1a,BD=k2m,k1a2=k,k2m2=k,所以a=k1k1,m=k1k2,所以S△AOC=S△BOD=112|k|。所以S△AOE+S△OCE=S△OCE+S四边形BECD,所以S△AOE=S四边形BECD,所以S△AOB=S四边形ACDB。因为DC=m-a=k1k2-k1k1,所以S四边形ACDB=112(AC+BD)×CD=112(k1·k1k1+k2·k1k2)×(k1k2-k1k1)=112(k1+k2)k×(k1-k21k1k2)×k=112(k1-k2)×k1k1k2,所以k=2Sk1k21k1-k2.
因为点A(a,k1a),点B(m,k2m)在直线y=k0x+b上,所以k0a+b=k1a,
k0m+b=k2m。所以k0(m-a)=(k2m-k1a),所以k0=(k2m-k1a)÷(m-a)=(k2·k1k2-k1·k1k1)÷(k1k2-k1k1)=(k2-k1)×k÷(k1-k2)×k1k1k2=-k1·k2.
下面谈谈这个结论的应用。
图2例1如图2,已知反比例函数y=k1x(k>0)的图象经过点(112,8),直线y=-x+b经过该反比例函数图象上的点Q(4,m).
(1)求上述反比例函数和直线的函数表达式;
(2)设该直线与x轴、y轴分别相交于A、B两点,与反比例函数图象的另一个交点为P,连结OP、OQ,求△OPQ的面积.
分析要想用结论求△POQ的面积需要确定出直线OP的比例系数,直线OQ的比例系数,反比例函数的比例系数.
解(1)反比例函数y=k1x(k>0)的图象经过点(112,8),所以k=112×8=4,所以反比例函数的解析式为y=41x;点Q是反比例函数和直线y=-x+b的交点,所以m=1,所以点Q的坐标是(4,1),所以1=-4+b即b=5,所以直线的解析式为y=-x+5.
(2)因为直线y=-x+5与反比例函数y=41x相交,所以-x+5=41x,整理得x2-5x+4=0,解得x=1或x=4,所以点P的坐标为(1,4),因为正比例函数OP经过点点(1,4),所以k1=4,因为正比例函数OQ经过点点(4,1),所以k2=114,反比例函数的系数k=4,根据k=2Sk1k21k1-k2得4=2×S×4×11414-114,所以S=1512,所以△OPQ的面积为1512.
例2如图3,直线l与反比例函数y=21x的图像在第一象限内交于A,B两点,与x轴的正半轴交于点C,若AB∶BC=(m-1)∶1(m>1),则三角形OAB的面积(用m表示)为.
图3分析借助比例线段,反比例函数的解析式,利用含m的代数式分别表示出点A、点B的坐标,从而确定直线OA,直线OB的比例系数,后根据公式即可完成问题的求解.
解过点A作AD⊥x轴,垂足为点D,过点B作BE⊥x轴,垂足为点E,则AD∥BE,所以△BCE∽△ACD,所以BE1AD=BC1CA,因为BC1AB=11m-1,所以BC1CA=11m,所以BE1AD=11m,设BE=a,则AD=ma,因为反比例函数y=k1x在第一象限的图像经过点A、B,所以点A的横坐标为21am,点C的横坐标为21a,所以直线OA的比例系数k1=a2m212,直线OC的比例系数k2=a212,反比例函数的系数k=2,根据k=2Sk1k21k1-k2得:2=2×S×a2m212×a2121a2m212-a212=2×S×a2m121(m2-1)×a212=2×S×m1m2-1,所以S=m2-11m.
图4例3如图4,双曲线y=k1x经过Rt△OMN斜边上的点A,与直角边MN相交于点B,已知OA=2AN,△OAB的面积为5,则k的值是.
分析借助比例线段,反比例函数的解析式,巧妙引入未知数a,并用a的代数式分别表示出点A,点B的坐标,从而确定直线OA,直线OB的比例系数,后根据公式即可完成问题的求解.
解过点A作AD⊥x轴,垂足为点D,则AD∥BM,所以△OAD∽△ONM,所以OD1OM=OA1ON,因为OA=2AN,所以OA1ON=213,所以OD1OM=213,设OD=2a,则OM=3a,因为反比例函数y=k1x在第一象限的图像经过点A、B,所以点A的纵坐标为k12a,点B的纵坐标为k13a,所以直线OA的比例系数k1=k14a2,直线OC的比例系数k2=k19a2,反比例函数的系数k,S=5,根据k=2Sk1k21k1-k2得
k=2×5×k14a2×k19a21k14a2-k19a2=2×5×k1(2×3)a215a2k136a4=12.
图5例4如图5,在平面直角坐标系xOy中,直线AB与x轴、y轴分别交于点A、B,与反比例函数y=k1x(k为常数,且k>0)在第一象限的图象交于点E、F。过点E作EM⊥y轴于M,过点F作FN⊥x轴于N,直线EM与FN交于点C。若BE1BF=11m(m为大于1的常数)。记△OEF的面积为S1,△CEF的面积为S2,则S11S2=。(用含m的代数式表示)
分析确定出E、F、C的坐标是解题的关键.
解过点F作FD⊥y轴,垂足为点D,则BD∥EM,所以△BEM∽△BFD,所以ME1FD=BE1BF,因为BE1BF=11m,所以ME1FD=11m,设ME=a,则DF=ma,因为反比例函数y=k1x在第一象限的图像经过点E、F,所以点E的纵坐标为k1a,点F的纵坐标为k1am,所以直线OE的比例系数k1=k1a2,直线OF的比例系数k2=k1a2m2,反比例函数的系数k,三角形OEF的面积为S1,根据k=2Sk1k21k1-k2得k=2×S1×k1a2×k1a2m21k1a2-k1a2m2,所以S1=(m2-1)k12m.
因为FC=CN-FN=k1a-k1am=(m-1)k1am,EC=CM-EM=ma-a=(m-1)a,所以△CEF的面积为S2=112×FC×EC=112×(m-1)k1am×(m-1)a=(m-1)2k12m,所以S11S2=(m2-1)k12m÷(m-1)2k12m=m+11m-1.
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