初中数学反比例函数综合题试题

已知在平面直角坐标系 $\mathit{xOy}$ 中，点 $A$ 是反比例函数 $y=\frac{1}{x}(x>0)$ 图象上的一个动点，连结 $\mathit{AO}$ ， $\mathit{AO}$ 的延长线交反比例函数 $y=\frac{k}{x}(k>0,x<0)$ 的图象于点 $B$ ，过点 $A$ 作 $\mathit{AE}\perp y$ 轴于点 $E$ ．

（1）如图1，过点 $B$ 作 $\mathit{BF}\perp x$ 轴，于点 $F$ ，连接 $\mathit{EF}$ ．

①若 $k=1$ ，求证：四边形 $\mathit{AEFO}$ 是平行四边形；

②连结 $\mathit{BE}$ ，若 $k=4$ ，求 $\mathit{\Delta BOE}$ 的面积．

（2）如图2，过点 $E$ 作 $\mathit{EP}//\mathit{AB}$ ，交反比例函数 $y=\frac{k}{x}(k>0,x<0)$ 的图象于点 $P$ ，连结 $\mathit{OP}$ ．试探究：对于确定的实数 $k$ ，动点 $A$ 在运动过程中， $\mathit{\Delta POE}$ 的面积是否会发生变化？请说明理由．

定义：点 $P$是 $\mathit{\Delta ABC}$内部或边上的点（顶点除外），在 $\mathit{\Delta PAB}$， $\mathit{\Delta PBC}$， $\mathit{\Delta PCA}$中，若至少有一个三角形与 $\mathit{\Delta ABC}$相似，则称点 $P$是 $\mathit{\Delta ABC}$的自相似点．

例如：如图1，点 $P$在 $\mathit{\Delta ABC}$的内部， $\angle \mathit{PBC}=\angle A$， $\angle \mathit{BCP}=\angle \mathit{ABC}$，则 $\mathit{\Delta BCP}\backsim \mathit{\Delta ABC}$，故点 $P$是 $\mathit{\Delta ABC}$的自相似点．

请你运用所学知识，结合上述材料，解决下列问题：

在平面直角坐标系中，点 $M$是曲线 $y=\frac{3\sqrt{3}}{x}(x>0)$上的任意一点，点 $N$是 $x$轴正半轴上的任意一点．

（1）如图2，点 $P$是 $\mathit{OM}$上一点， $\angle \mathit{ONP}=\angle M$，试说明点 $P$是 $\mathit{\Delta MON}$的自相似点；当点 $M$的坐标是 $(\sqrt{3}$， $3)$，点 $N$的坐标是 $(\sqrt{3}$， $0)$时，求点 $P$的坐标；

（2）如图3，当点 $M$的坐标是 $(3,\sqrt{3})$，点 $N$的坐标是 $(2,0)$时，求 $\mathit{\Delta MON}$的自相似点的坐标；

（3）是否存在点 $M$和点 $N$，使 $\mathit{\Delta MON}$无自相似点？若存在，请直接写出这两点的坐标；若不存在，请说明理由．

背景：点 $A$ 在反比例函数 $y=\frac{k}{x}(k>0)$ 的图象上， $\mathit{AB}\perp x$ 轴于点 $B$ ， $\mathit{AC}\perp y$ 轴于点 $C$ ，分别在射线 $\mathit{AC}$ ， $\mathit{BO}$ 上取点 $D$ ， $E$ ，使得四边形 $\mathit{ABED}$ 为正方形．如图1，点 $A$ 在第一象限内，当 $\mathit{AC}=4$ 时，小李测得 $\mathit{CD}=3$ ．

探究：通过改变点 $A$ 的位置，小李发现点 $D$ ， $A$ 的横坐标之间存在函数关系．请帮助小李解决下列问题．

（1）求 $k$ 的值．

（2）设点 $A$ ， $D$ 的横坐标分别为 $x$ ， $z$ ，将 $z$ 关于 $x$ 的函数称为" $Z$ 函数"．如图2，小李画出了 $x>0$ 时" $Z$ 函数"的图象．

①求这个" $Z$ 函数"的表达式．

②补画 $x<0$ 时" $Z$ 函数"的图象，并写出这个函数的性质（两条即可）．

③过点 $(3,2)$ 作一直线，与这个" $Z$ 函数"图象仅有一个交点，求该交点的横坐标．

数学课外活动小组的同学在学习了完全平方公式之后，针对两个正数之和与这两个正数之积的算术平方根的两倍之间的关系进行了探究，请阅读以下探究过程并解决问题．

猜想发现

由 $5+5=2\sqrt{5\times 5}=10$； $\frac{1}{3}+\frac{1}{3}=2\sqrt{\frac{1}{3}\times \frac{1}{3}}=\frac{2}{3}$； $0.4+0.4=2\sqrt{0.4\times 0.4}=0.8$； $\frac{1}{5}+5>2\sqrt{\frac{1}{5}\times 5}=2$； $0.2+3.2>2\sqrt{0.2\times 3.2}=1.6$； $\frac{1}{2}+\frac{1}{8}>2\sqrt{\frac{1}{2}\times \frac{1}{8}}=\frac{1}{2}$．

猜想：如果 $a>0$， $b>0$，那么存在 $a+b⩾2\sqrt{\mathit{ab}}$（当且仅当 $a=b$时等号成立）．

猜想证明

$\because {(\sqrt{a}-\sqrt{b})}^2⩾0$，

$\therefore$①当且仅当 $\sqrt{a}-\sqrt{b}=0$，即 $a=b$时， $a-2\sqrt{\mathit{ab}}+b=0$， $\therefore a+b=2\sqrt{\mathit{ab}}$；

②当 $\sqrt{a}-\sqrt{b}\ne 0$，即 $a\ne b$时， $a-2\sqrt{\mathit{ab}}+b>0$， $\therefore a+b>2\sqrt{\mathit{ab}}$．

综合上述可得：若 $a>0$， $b>0$，则 $a+b⩾2\sqrt{\mathit{ab}}$成立（当且仅当 $a=b$时等号成立）．

猜想运用

对于函数 $y=x+\frac{1}{x}(x>0)$，当 $x$取何值时，函数 $y$的值最小？最小值是多少？

变式探究

对于函数 $y=\frac{1}{x-3}+x(x>3)$，当 $x$取何值时，函数 $y$的值最小？最小值是多少？

拓展应用

疫情期间，为了解决疑似人员的临时隔离问题．高速公路检测站入口处，检测人员利用检测站的一面墙（墙的长度不限），用63米长的钢丝网围成了9间相同的长方形隔离房，如图．设每间离房的面积为 $S$（米 ${}^2)$．问：每间隔离房的长、宽各为多少时，可使每间隔离房的面积 $S$最大？最大面积是多少？

如图，平面直角坐标系 $\mathit{xOy}$中，点 $C(3,0)$，函数 $y=\frac{k}{x}(k>0,x>0)$的图象经过 $▱\mathit{OABC}$的顶点 $A(m,n)$和边 $\mathit{BC}$的中点 $D$．

（1）求 $m$的值；

（2）若 $\mathit{\Delta OAD}$的面积等于6，求 $k$的值；

（3）若 $P$为函数 $y==\frac{k}{x}(k>0,x>0)$的图象上一个动点，过点 $P$作直线 $l\perp x$轴于点 $M$，直线 $l$与 $x$轴上方的 $▱\mathit{OABC}$的一边交于点 $N$，设点 $P$的横坐标为 $t$，当 $\frac{\mathit{PN}}{\mathit{PM}}=\frac{1}{4}$时，求 $t$的值．

如图，在平面直角坐标系 $\mathit{xOy}$中，点 $A$是反比例函数 $y=\frac{m^3-m^2}{x}(x>0,m>1)$图象上一点，点 $A$的横坐标为 $m$，点 $B(0,-m)$是 $y$轴负半轴上的一点，连接 $\mathit{AB}$， $\mathit{AC}\perp \mathit{AB}$，交 $y$轴于点 $C$，延长 $\mathit{CA}$到点 $D$，使得 $\mathit{AD}=\mathit{AC}$，过点 $A$作 $\mathit{AE}$平行于 $x$轴，过点 $D$作 $y$轴平行线交 $\mathit{AE}$于点 $E$．

（1）当 $m=3$时，求点 $A$的坐标；

（2） $\mathit{DE}=$　　，设点 $D$的坐标为 $(x,y)$，求 $y$关于 $x$的函数关系式和自变量的取值范围；

（3）连接 $\mathit{BD}$，过点 $A$作 $\mathit{BD}$的平行线，与（2）中的函数图象交于点 $F$，当 $m$为何值时，以 $A$、 $B$、 $D$、 $F$为顶点的四边形是平行四边形？

如图，直线 $l:y=\mathit{kx}+b(k<0)$与函数 $y=\frac{4}{x}(x>0)$的图象相交于 $A$、 $C$两点，与 $x$轴相交于 $T$点，过 $A$、 $C$两点作 $x$轴的垂线，垂足分别为 $B$、 $D$，过 $A$、 $C$两点作 $y$轴的垂线，垂足分别为 $E$、 $F$；直线 $\mathit{AE}$与 $\mathit{CD}$相交于点 $P$，连接 $\mathit{DE}$．设 $A$、 $C$两点的坐标分别为 $(a,\frac{4}{a})$、 $(c,\frac{4}{c})$，其中 $a>c>0$．

（1）如图①，求证： $\angle \mathit{EDP}=\angle \mathit{ACP}$；

（2）如图②，若 $A$、 $D$、 $E$、 $C$四点在同一圆周上，求 $k$的值；

（3）如图③，已知 $c=1$，且点 $P$在直线 $\mathit{BF}$上，试问：在线段 $\mathit{AT}$上是否存在点 $M$，使得 $\mathit{OM}\perp \mathit{AM}$？如存在，请求出点 $M$的坐标；若不存在，请说明理由．

如图，一次函数 $y=k_{1}x+5(k_1<0)$的图象与坐标轴交于 $A$， $B$两点，与反比例函数 $y=\frac{k_2}{x}(k_2>0)$的图象交于 $M$， $N$两点，过点 $M$作 $\mathit{MC}\perp y$轴于点 $C$，已知 $\mathit{CM}=1$．

（1）求 $k_2-k_1$的值；

（2）若 $\frac{\mathit{AM}}{\mathit{AN}}=\frac{1}{4}$，求反比例函数的解析式；

（3）在（2）的条件下，设点 $P$是 $x$轴（除原点 $O$外）上一点，将线段 $\mathit{CP}$绕点 $P$按顺时针或逆时针旋转 $90°$得到线段 $\mathit{PQ}$，当点 $P$滑动时，点 $Q$能否在反比例函数的图象上？如果能，求出所有的点 $Q$的坐标；如果不能，请说明理由．

如图，一次函数 $y=\mathit{kx}+b$的图象与 $y$轴的正半轴交于点 $A$，与反比例函数 $y=\frac{4}{x}$的图象交于 $P$， $D$两点．以 $\mathit{AD}$为边作正方形 $\mathit{ABCD}$，点 $B$落在 $x$轴的负半轴上，已知 $\mathit{\Delta BOD}$的面积与 $\mathit{\Delta AOB}$的面积之比为 $1:4$．

（1）求一次函数 $y=\mathit{kx}+b$的表达式；

（2）求点 $P$的坐标及 $\mathit{\Delta CPD}$外接圆半径的长．

如图，平面直角坐标系中， $O$为原点，点 $A$、 $B$分别在 $y$轴、 $x$轴的正半轴上． $\mathit{\Delta AOB}$的两条外角平分线交于点 $P$， $P$在反比例函数 $y=\frac{9}{x}$的图象上． $\mathit{PA}$的延长线交 $x$轴于点 $C$， $\mathit{PB}$的延长线交 $y$轴于点 $D$，连接 $\mathit{CD}$．

（1）求 $\angle P$的度数及点 $P$的坐标；

（2）求 $\mathit{\Delta OCD}$的面积；

（3） $\mathit{\Delta AOB}$的面积是否存在最大值？若存在，求出最大面积；若不存在，请说明理由．

在平面直角坐标系中，矩形 $\mathit{ABCD}$的顶点坐标为 $A(0,0)$， $B(6,0)$， $C(6,8)$， $D(0,8)$， $\mathit{AC}$， $\mathit{BD}$交于点 $E$．

（1）如图（1），双曲线 $y=\frac{k_1}{x}$过点 $E$，直接写出点 $E$的坐标和双曲线的解析式；

（2）如图（2），双曲线 $y=\frac{k_2}{x}$与 $\mathit{BC}$， $\mathit{CD}$分别交于点 $M$， $N$，点 $C$关于 $\mathit{MN}$的对称点 $C\text{'}$在 $y$轴上．求证 $\mathit{\Delta CMN}~\mathit{\Delta CBD}$，并求点 $C\text{'}$的坐标；

（3）如图（3），将矩形 $\mathit{ABCD}$向右平移 $m(m>0)$个单位长度，使过点 $E$的双曲线 $y=\frac{k_3}{x}$与 $\mathit{AD}$交于点 $P$．当 $\mathit{\Delta AEP}$为等腰三角形时，求 $m$的值．

已知：如图，直线 $y=\frac{1}{2}x+b$与 $x$轴负半轴交于点 $A$，与 $y$轴正半轴交于点 $B$，线段 $\mathit{OA}$的长是方程 $x^2-7x-8=0$的一个根，请解答下列问题：

（1）求点 $B$坐标；

（2）双曲线 $y=\frac{k}{x}(k\ne 0,x>0)$与直线 $\mathit{AB}$交于点 $C$，且 $\mathit{AC}=5\sqrt{5}$，求 $k$的值；

（3）在（2）的条件下，点 $E$在线段 $\mathit{AB}$上， $\mathit{AE}=\sqrt{5}$，直线 $l\perp y$轴，垂足为点 $P(0,7)$，点 $M$在直线 $l$上，坐标平面内是否存在点 $N$，使以 $C$、 $E$、 $M$、 $N$为顶点的四边形是矩形？若存在，请直接写出点 $N$的坐标；若不存在，请说明理由．

已知一次函数 $y_1=\mathit{kx}+n(n<0)$和反比例函数 $y_2=\frac{m}{x}(m>0,x>0)$．

（1）如图1，若 $n=-2$，且函数 $y_1$、 $y_2$的图象都经过点 $A(3,4)$．

①求 $m$， $k$的值；

②直接写出当 $y_1>y_2$时 $x$的范围；

（2）如图2，过点 $P(1,0)$作 $y$轴的平行线 $l$与函数 $y_2$的图象相交于点 $B$，与反比例函数 $y_3=\frac{n}{x}(x>0)$的图象相交于点 $C$．

①若 $k=2$，直线 $l$与函数 $y_1$的图象相交点 $D$．当点 $B$、 $C$、 $D$中的一点到另外两点的距离相等时，求 $m-n$的值；

②过点 $B$作 $x$轴的平行线与函数 $y_1$的图象相交于点 $E$．当 $m-n$的值取不大于1的任意实数时，点 $B$、 $C$间的距离与点 $B$、 $E$间的距离之和 $d$始终是一个定值．求此时 $k$的值及定值 $d$．

如图，在平面直角坐标系中，矩形 $\mathit{OADB}$的顶点 $A$， $B$的坐标分别为 $A(-6,0)$， $B(0,4)$．过点 $C(-6,1)$的双曲线 $y=\frac{k}{x}(k\ne 0)$与矩形 $\mathit{OADB}$的边 $\mathit{BD}$交于点 $E$．

（1）填空： $\mathit{OA}=$　       　， $k=$　      　，点 $E$的坐标为　       　；

（2）当 $1⩽t⩽6$时，经过点 $M(t-1,-\frac{1}{2}{t}^2+5t-\frac{3}{2})$与点 $N(-t-3,-\frac{1}{2}{t}^2+3t-\frac{7}{2})$的直线交 $y$轴于点 $F$，点 $P$是过 $M$， $N$两点的抛物线 $y=-\frac{1}{2}{x}^2+\mathit{bx}+c$的顶点．

①当点 $P$在双曲线 $y=\frac{k}{x}$上时，求证：直线 $\mathit{MN}$与双曲线 $y=\frac{k}{x}$没有公共点；

②当抛物线 $y=-\frac{1}{2}{x}^2+\mathit{bx}+c$与矩形 $\mathit{OADB}$有且只有三个公共点，求 $t$的值；

③当点 $F$和点 $P$随着 $t$的变化同时向上运动时，求 $t$的取值范围，并求在运动过程中直线 $\mathit{MN}$在四边形 $\mathit{OAEB}$中扫过的面积．

如图1，在平面直角坐标系 $\mathit{xOy}$中，已知 $\mathit{\Delta ABC}$， $\angle \mathit{ABC}=90°$，顶点 $A$在第一象限， $B$， $C$在 $x$轴的正半轴上 $(C$在 $B$的右侧）， $\mathit{BC}=2$， $\mathit{AB}=2\sqrt{3}$， $\mathit{\Delta ADC}$与 $\mathit{\Delta ABC}$关于 $\mathit{AC}$所在的直线对称．

（1）当 $\mathit{OB}=2$时，求点 $D$的坐标；

（2）若点 $A$和点 $D$在同一个反比例函数的图象上，求 $\mathit{OB}$的长；

（3）如图2，将（2）中的四边形 $\mathit{ABCD}$向右平移，记平移后的四边形为 $A_1{B}_1{C}_1{D}_1$，过点 $D_1$的反比例函数 $y=\frac{k}{x}(k\ne 0)$的图象与 $\mathit{BA}$的延长线交于点 $P$．问：在平移过程中，是否存在这样的 $k$，使得以点 $P$， $A_1$， $D$为顶点的三角形是直角三角形？若存在，请直接写出所有符合题意的 $k$的值；若不存在，请说明理由．