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反比例函数中的一个结论及其应用

反比例函数中的一个结论及其应用

廖永明

反比例函数上有一定点A(a,n),直线BC与反比例函数交于B、C两点(不与点A重合),当∠BAC=90°时,我们能得出什么结论呢?下面对这个问题进行探究.

图1设反比例函数为y=anx,直线BC:y=kx+b,如图1,过点A作x轴的平行线DE,过点B作BD⊥DE,过点C作CE⊥DE,垂足分别为D,E.可得△ADB∽△CEA,所以BDDA=AEEC,设B(x1,y1),C(x2,y2),则有n-y1a-x1=x2-an-y2,而n-y1=n-anx1=n(x1-a)x1,n-y2=n-anx2=n(x2-a)x2,

所以由n-y1a-x1=x2-an-y2可得-nx1=x2n,即x1x2=-n2,

联立y=anx,y=kx+b,得kx2+bx-an=0,所以x1+x2=-bk,x1x2=-ank,

所以x1x2=-n2=-ank,

所以k=an=xAyA,

而kOA=yAxA,

所以kBC·kOA=xAyA·yAxA=1.

对于不同情形(如点A在第二、第三、第四象限),我们同样可以得到kBC=xAyA.

于是我们得到这样一个结论:

结论 反比例函数上有一定点A,动直线BC与反比例函数交于B、C两点,当∠BAC=90°时,直线BC的斜率为定值:kBC=xAyA,kBC·kOA=1.

特别的,当直线BC经过原点O时,kOC=kBC=xAyA,kOC·kOA=1,此时OA与OC关于y=x或y=-x对称.

那么反过来结论还成立吗?即:反比例函数上有一定点A,动直线BC与反比例函数交于B、C两点(不与点A重合),若保持直线BC的斜率为定值:kBC=xAyA,是否有∠BAC=90°恒成立?经研究发现结论是成立的,证明如下.

证明 设点A(a,n),则反比例函数为y=anx,设直线BC:y=anx+b,B(x1,y1),C(x2,y2),

则有kAB=n-y1a-x1,kAC=n-y2a-x2,

而n-y1=n-anx1=n(x1-a)x1,n-y2=n-anx2=n(x2-a)x2,

所以kAB=-nx1,kAC=-nx2.

联立y=anx,y=anx+b,得anx2+bx-an=0,所以x1x2=-n2,

所以kAB·kAC=n2x1x2=n2-n2=-1,

所以∠BAC=90°.

下面我们来看看该结论的具体应用.图2

例1 如图2,已知函数y=3x与y=kx的图象在第一象限交于点A(m,y1),点B(m+1,y2)在y=kx的图象上,且点B在以O点为圆心,OA为半径的⊙O上,求k的值.

解 由题意知A(m,3m),设点A关于原点O的对称点为A′,则∠ABA′=90°.由所得結论知kOA=xByB,

所以3=m+1y2,得y2=m+13,所以B(m+1,m+13),

所以m×3m=(m+1)×m+13,得m=12或m=-14(舍),

所以k=m×3m=34.图3

例2 如图3,在平面直角坐标系中,函数y=8x的图象与函数y=12x+b的图象相交于A,B两点,点C是函数y=8x的图象右支上一点,连结AC,BC,若∠C=90°,求点C的坐标.

解 设C(a,8a),

因为∠ACB=90°,

所以由所得结论知kAB=xCyC,即12=a×a8,

所以a=2或a=-2(舍),

所以C(2,4).

例3 如图4,在Rt△OMN中,∠OMN=90°,若反比例函数y=kx(x>0)的图象经过点M(1,m)和点N(4,n),求k的值.

解 因为反比例函数y=kx(x>0)的图象经过点M(1,m)和点N(4,n),

所以m=4n,所以M(1,4n),

作点M关于原点的对称点M′,则M′(-1,-4n),

因为∠M′MN=90°,所以由所得结论知kM′N=xMyM,即5n5=14n,

所以n=12或n=-12(舍),

所以k=4n=2.

例4 如图5,在平面直角坐标系中,反比例函数y=kx(k>0)的图象与直线y=k1x和直线y=k2x分别交于点A,B和点C,D,且k1k2≠0,k1≠k2.若顺次连接A,D,B,C四点得矩形ADBC,求证:k1k2=1.

证明 因为四边形ADBC是矩形,

所以∠DAC=90°.

由所得结论知k2=kCD=xAyA,

而k1=kOA=yAxA,

k1k2=yAxA·xAyA=1.

通过以上例题,我们可以发现,熟练应用该性质能够帮助我们快速解决问题,获得事半功倍的效果.

参考文献

吴国庆.抛物线中的一类定点问题探究及其应用[J].中学数学杂志,2018(12):44-45.

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