由反比例函數(shù)的表達(dá)式y(tǒng) = [kx](k ≠ 0)可知k = xy,而反比例函數(shù)圖像上的任意點(diǎn)到x軸和y軸的距離分別為[y]和[x],故k的幾何意義為:經(jīng)過(guò)反比例函數(shù)圖像上任意一點(diǎn)向x軸和y軸作垂線(xiàn)段,垂線(xiàn)段和坐標(biāo)軸所圍成的矩形面積即為[k];連接矩形對(duì)角線(xiàn)可得兩對(duì)全等三角形,面積均為[k2]. 反比例函數(shù)中,已知面積,要求利用k的幾何意義求k值是近年中考試卷上的常見(jiàn)題型,下面舉例介紹.
原題呈現(xiàn)
例 如圖1,矩形ABCD的邊AB平行于x軸,反比例函數(shù)y = [kx](x gt; 0)的圖像經(jīng)過(guò)點(diǎn)B,D,對(duì)角線(xiàn)CA的延長(zhǎng)線(xiàn)經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O,且AC = 2AO,若矩形ABCD的面積是8,求k的值.
破解策略
策略1:已知面積求k值,聯(lián)想到反比例函數(shù)表達(dá)式中k的幾何意義;已知線(xiàn)段的比,聯(lián)想到相似三角形. 如圖2,過(guò)雙曲線(xiàn)上的點(diǎn)B,D向坐標(biāo)軸作垂線(xiàn),得到△CAB ∽ △COG,由△CAB的面積可得△COG的面積,再由△CAB ∽ △AOH可得△AOH的面積,進(jìn)一步求出矩形ABGH和矩形BGOF的面積,即得[k].
解:如圖2,延長(zhǎng)CB交x軸于點(diǎn)G,則BG ⊥ x軸,延長(zhǎng)DA交x軸于點(diǎn)H,則AH ⊥ x軸,延長(zhǎng)BA交y軸于點(diǎn)F,則AF ⊥ y軸.
由矩形ABCD的面積是8,
得△ABC的面積是4.
由△CAB ∽ △COG且AC = 2AO,
得其相似比為2∶3,
∴其面積比為4∶9,∴S△COG = 9.
由△CAB ∽ △AOH且AC = 2AO,
得其相似比為2∶1,
∴其面積比為4∶1,
∴S△AOH = 1,∴S△AOF = 1,
∴S矩形ABGH = S△COG - S△CAB - S△AOH = 9 - 1 - 4 = 4,
∴S矩形BGOF = S矩形ABGH + S△AOF + S△AOH = 4 + 1 + 1 = 6.
∵k gt; 0,∴k = 6.
策略2:先過(guò)反比例函數(shù)圖像上的點(diǎn)B,D向坐標(biāo)軸作垂線(xiàn)(如圖3),再設(shè)點(diǎn)坐標(biāo). 關(guān)于設(shè)點(diǎn)坐標(biāo)介紹兩類(lèi)方法如下:一是利用反比例函數(shù)表達(dá)式設(shè)出點(diǎn)D坐標(biāo),由△AOH ∽ △COG表示出線(xiàn)段OG的長(zhǎng)度,即得點(diǎn)B 的橫坐標(biāo),再由反比例函數(shù)表達(dá)式表示出點(diǎn)[B]的縱坐標(biāo);二是用兩個(gè)未知數(shù)表示出反比例函數(shù)圖像上的點(diǎn)D和B的坐標(biāo),利用△AOH ∽ △COG表示相關(guān)線(xiàn)段長(zhǎng)度,此過(guò)程中設(shè)了兩個(gè)未知數(shù),但設(shè)而不求,采用整體思想求解. 最后用面積作等量關(guān)系列方程求k值.
解法1:如圖3,延長(zhǎng)CB交x軸于點(diǎn)G,則BG ⊥ x軸,延長(zhǎng)DA交x軸于點(diǎn)H,則AH ⊥
x軸.
設(shè)D(a,[ka]),則xA = a.
由△AOH ∽ △COG且AC = 2AO,
得其相似比為1∶3,
∴OG = 3OH = 3a,∴xB = 3a.
設(shè)B(3a,[k3a]),∴yA = yB = [k3a],
∴AB = xB - xA = 3a - a = 2a,AD = yD - yA = [ka] - [k3a] = [2k3a],
∴S矩形ABCD = AB·AD = 2a·[2k3a] = [4k3] = 8,
∴k = 6.
解法2:如圖3,延長(zhǎng)CB交x軸于點(diǎn)G,則BG ⊥ x軸,延長(zhǎng)DA交x軸于點(diǎn)H,則AH ⊥
x軸.
由△AOH ∽ △COG且AC = 2AO,
得其相似比為1∶3,
則OH∶OG = AH∶CG = 1∶3.
設(shè)xD = xA = a,則xB = 3a,
設(shè)yA = yB = b,則yD = 3b,即D(a,3b),B(3a,b),
∴AB = xB - xA = 3a - a = 2a,AD = yD - yA = 3b - b = 2b,
∴S矩形ABCD = AB·AD = 2a·2b = 4ab = 8,
∴ab = 2,∴k = 3ab = 6.
方法歸納
解決此類(lèi)問(wèn)題有兩種策略. 第一種是由已知圖形的面積求出能用[k]表示的圖形的面積,從而求出k,但這種策略只適用于解部分此類(lèi)問(wèn)題.
第二種適用于所有此類(lèi)問(wèn)題,歸納為三步:
(1)作垂線(xiàn),過(guò)反比例函數(shù)圖像上的點(diǎn)向坐標(biāo)軸作垂線(xiàn)段;
(2)設(shè)坐標(biāo),設(shè)出反比例函數(shù)圖像上的點(diǎn)的坐標(biāo);
(3)列方程,用面積作等量關(guān)系列方程求k值.
解題過(guò)程中會(huì)用到相似三角形、借助點(diǎn)坐標(biāo)表示線(xiàn)段長(zhǎng)度等知識(shí).
拓展訓(xùn)練
1. 如圖4,在平面直角坐標(biāo)系中,△AOC的邊OA在y軸上,點(diǎn)C在第一象限內(nèi),點(diǎn)B為AC的中點(diǎn),反比例函數(shù)y = [kx](x gt; 0)的圖像經(jīng)過(guò)B,C兩點(diǎn). 若△AOC的面積是6,則k的值為 .
[x][y][C][B][A][O] [y][x][D][O][A][B] [y][x][D][O][A][B][C]
圖4 圖5 圖6
2.如圖5,在平面直角坐標(biāo)系中,△AOB的邊OB在y軸上,邊AB與x軸交于點(diǎn)D,且BD = AD,反比例函數(shù)y = [kx](x gt; 0)的圖像經(jīng)過(guò)點(diǎn)A,若S△OAB = 1,求k的值.
3.如圖6,在平面直角坐標(biāo)系中,[?]OABC的頂點(diǎn)A,B在第一象限內(nèi),頂點(diǎn)C在y軸上,經(jīng)過(guò)點(diǎn)A的反比例函數(shù)y = [kx](x gt; 0)的圖像交BC于點(diǎn)D. 若CD = 2BD,[?]OABC的面積為15,求k的值.
4.如圖7,點(diǎn)A是反比例函數(shù)[y=kx]([xgt;0])的圖像上一點(diǎn),過(guò)點(diǎn)A作AC ⊥ x軸,垂足為點(diǎn)C,延長(zhǎng)AC至點(diǎn)B,使BC = 2AC,點(diǎn)D是y軸上任意一點(diǎn),連接AD,BD,若△ABD的面積是6,則k = .
答案:1. 4 2. 2 3. 18 4. 4
(作者單位:沈陽(yáng)市渾南區(qū)第一初級(jí)中學(xué))