如图,一次函数 $y=-2x+10$ 的图象与反比例函数 $y=\dfrac kx\left(k>0\right)$ 的图象相交于 $A,B$ 两点(点 $A$ 在点 $B$ 的右侧),分别交 $x,y$ 轴于点 $E,F$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    代几综合
    >
    直角三角形的存在性
  • 题型
    >
    代几综合
    >
    函数与面积
  1. 若点 $A$ 的坐标为 $\left(4,2\right)$,反比例函数图象的另一支上是否存在一点 $P$,使 $\triangle PAB$ 是以 $AB$ 为直角边的直角三角形?若存在,求出所以符合条件的点 $P$ 的坐标:若不存在,请说明理由;
    标注
    • 题型
      >
      代几综合
      >
      直角三角形的存在性
    答案
    存在,点 $P$ 坐标为 $\left(-4,-2\right)$ 或 $\left(-16,-\dfrac 12\right)$
    解析
    将点 $A\left(4,2\right)$ 坐标代入反比例函数解析式,得 $k=8$,
    所以反比例函数解析式为 $y=\dfrac 8x$.
    联立方程组 $\begin{cases}y=-2x+10,\\ y=\dfrac 8x,\end{cases}$
    解得 $\begin{cases}x_1=4,\\y_1=2,\end{cases}\begin{cases}x_2=1,\\y_2=8.\end{cases}$
    所以点 $B$ 的坐标为 $\left(1,8\right)$.
    由题意可得点 $E\left(5,0\right),F\left(0,10\right)$.
    以 $AB$ 为直角边的直角三角形有两种情况:
    ① 如图,当 $\angle P_1AB=90^\circ$ 时.连接 $OA$,则 $OA=\sqrt{4^2+2^2}=2\sqrt 5$.
    而 $AE=\sqrt{1^2+2^2}=\sqrt 5$,$OE=5$,
    所以 $OA^2+AE^2=OE^2$,
    所以 $A,O,P_1$ 三点共线.
    由 $O,A$ 的坐标可求得直线 $AP_1$ 的解析式为 $y=\dfrac 12x$.
    联立方程组 $\begin{cases}y=\dfrac 12x,\\ y=\dfrac 8x,\end{cases}$
    解得 $\begin{cases}x_1=4,\\y_1=2,\end{cases}\begin{cases}x_2=-4,\\y_2=-2.\end{cases}$
    所以点 $P_1$ 的坐标为 $\left(-4,-2\right)$;
    ② 如图,当 $\angle P_2BA=90^\circ$ 时,记 $BP_2$ 与 $y$ 轴的交点为 $G$.易证 $\triangle FBG\backsim \triangle FOE$,所以 $\dfrac{FB}{FG}=\dfrac{FO}{FE}$.
    而 $FO=10$,$FE=\sqrt{5^2+10^2}=5\sqrt 5$,$FB=\sqrt{1^2+2^2}=\sqrt 5$,
    可求得 $FG=\dfrac 52$,所以点 $G\left(0,\dfrac{15}2\right)$.
    由 $B,G$ 的坐标可求得直线 $BP_2$ 的解析式为 $y=\dfrac 12x+\dfrac{15}{2}$.
    联立方程组 $\begin{cases}y=\dfrac 12x+\dfrac{15}2,\\ y=\dfrac 8x,\end{cases}$
    解得 $\begin{cases}x_1=1,\\y_1=8,\end{cases}\begin{cases}x_2=-16,\\y_2=-\dfrac 12.\end{cases}$
    所以点 $P_2$ 的坐标为 $\left(-16,-\dfrac 12\right)$;
    综上可得,满足条件的点 $P$ 坐标为 $\left(-4,-2\right)$ 或 $\left(-16,-\dfrac 12\right)$.
  2. 当 $A\left(a,-2a+10\right),B\left(b,-2b+10\right)$ 时,直线 $OA$ 与此反比例函数图象的另一支交于另一点 $C$,连接 $BC$ 交 $y$ 轴于点 $D$,若 $\dfrac{BC}{BD}=\dfrac 52$,求 $\triangle ABC$ 的面积.
    标注
    • 题型
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      代几综合
      >
      函数与面积
    答案
    $\triangle ABC$ 的面积为 $10$
    解析
    联立方程组 $\begin{cases}y=-2x+10,\\ y=\dfrac kx,\end{cases}$
    整理得 $2x^2-10x+k=0$.
    因为 $a,b$ 是关于 $x$ 的方程的两个实数根,
    所以 $a+b=\dfrac{-10}{2}$,即 $a+b=5$.
    又 $A,C$ 两点 关于原点 $O$ 对称,
    所以点 $C$ 的坐标为 $\left(-a,2a-10\right)$.
    过点 $B$ 作 $x$ 轴的垂线,过点 $C$ 作 $y$ 轴的垂线,两垂线交于点 $C_1$,过点 $D$ 作 $DD_1\perp BC_1$ 于点 $D_1$.所以 $\dfrac{BC}{BD}=\dfrac{CC_1}{DD_1}=\dfrac 52$,即 $\dfrac{b+a}{b}=\dfrac 52$,
    从而 $a=\dfrac 32b$.
    解方程组 $\begin{cases}a+b=5,\\ a=\dfrac 32b,\end{cases}$ 得 $\begin{cases}a=3,\\b=2.\end{cases}$
    所以点 $A\left(3,4\right)$,点 $B\left(2,6\right)$,点 $C\left(-3,-4\right)$,
    所以 $S_{\triangle OAB}=S_{\triangle OEB}-S_{\triangle OAE}=\dfrac 12\times 5\times 6-\dfrac 12\times 5\times 4=5$.
    所以 $S_{\triangle ABC}=2S_{\triangle OAB}=10$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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