题目内容

14.如图甲所示,直线y=x+3交反比例函数图象的第一象限分支于点A,交x轴于点B,且过点C(-1,2),将直线AB向下平移,线段CA平移到线段OD,此时点D也在该反比例函数的图象上.

(1)通过探究点C(-1,2)到原点O(0,0)的平移过程,试写出若A(m,m+3),则点D可表示为(m+1,m+1)(用含m的代数式表示).
(2)求反比例函数的表达式.
(3)若把直线y=x+3向下平移6个单位交反比例函数图象的第一象限分支于点E,求点E的坐标.
(4)若线段OC以每秒1个单位长度的速度沿着射线CA的方向平移至O′C′,设平移时间为t(s),则当t为何值时,以O′,C′,A,D为顶点的四边形是菱形?

分析 (1)根据平移的性质得出直线OD的解析式为y=x,根据线段CA平移到OD,点C(-1,2),A(m,m+3),得出D(m+1,m+1);
(2)设反比例函数解析式为y=$\frac{k}{x}$,由A(m,m+3)、D(m+1,m+1)都在反比例函数图象上,得出m(m+3)=(m+1)(m+1),解得:m=1即可;
(3)把直线y=x+3向下平移6个单位得直线y=x-3,解方程组$\left\{\begin{array}{l}{y=\frac{4}{x}}\\{y=x-3}\end{array}\right.$即可得出答案;
(4)分两种情况:①当O'C'在AD的左侧时,由菱形的性质和勾股定理得出O'D=AD=O'C'=OC=$\sqrt{5}$,OD=$\sqrt{{2}^{2}+{2}^{2}}$=2$\sqrt{2}$,求出OO'=2$\sqrt{2}$-$\sqrt{5}$即可;
②当O'C'在AD的左侧时,同理得出OO'=2$\sqrt{2}$+$\sqrt{5}$,得出t=2$\sqrt{2}$-$\sqrt{5}$即可.

解答 解:(1)∵线段OD所在直线是由直线y=x+3平移得到的,
∴直线OD的解析式为y=x,
∵线段CA平移到OD,点C(-1,2),A(m,m+3),
∴D(m+1,m+3-2),
即D(m+1,m+1);
故答案为:(m+1,m+1);
(2)设反比例函数解析式为y=$\frac{k}{x}$,
∵A(m,m+3)、D(m+1,m+1)都在反比例函数图象上,
∴m(m+3)=(m+1)(m+1),
解得:m=1,
∴A(1,4),D(2,2),
∴k=1×4=4,
∴反比例函数解析式为y=$\frac{4}{x}$;
(3)把直线y=x+3向下平移6个单位得直线y=x-3,
解方程组$\left\{\begin{array}{l}{y=\frac{4}{x}}\\{y=x-3}\end{array}\right.$得:$\left\{\begin{array}{l}{x=4}\\{y=1}\end{array}\right.$或$\left\{\begin{array}{l}{x=-1}\\{y=-4}\end{array}\right.$(舍去),
∴E(4,1);
(4)分两种情况:①当O'C'在AD的左侧时,如图乙所示:
∵四边形O'C'OD是菱形,
∴O'D=AD=O'C'=OC=$\sqrt{{2}^{2}+{1}^{2}}$=$\sqrt{5}$,
∵OD=$\sqrt{{2}^{2}+{2}^{2}}$=2$\sqrt{2}$,
∴OO'=OD-O'D=2$\sqrt{2}$-$\sqrt{5}$,
∵线段OC以每秒1个单位长度的速度沿着射线CA的方向平移至O′C′,
∴t=2$\sqrt{2}$-$\sqrt{5}$;
②当O'C'在AD的左侧时,如图丙所示:
同理得出OO'=2$\sqrt{2}$+$\sqrt{5}$,
∴t=2$\sqrt{2}$-$\sqrt{5}$;
综上所述:当t为2$\sqrt{2}$-$\sqrt{5}$或2$\sqrt{2}$+$\sqrt{5}$时,以O′,C′,A,D为顶点的四边形是菱形.

点评 本题是反比例函数综合题目,考查了反比例函数解析式的求法、坐标与图形性质、平移的性质、勾股定理、直线与双曲线的交点、菱形的性质、解方程组等知识;本题综合性强,有一定难度.

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