23. (12分)某经销商销售以“苏超”为主题的T恤衫,平均每天可售出40件,每件盈利30元. 为了尽快减少库存、增加盈利,该经销商采取了降价措施,经过一段时间的销售发现,销售单价每降低1元,平均每天可多售出4件. 设每件T恤衫降价x元.
(1)降价后每件T恤衫的利润为
(2)若该经销商每天获得的利润为1500元,则每件T恤衫应降价多少元?
(3)每件应降价多少元才能使每天获得的利润最大?
(1)降价后每件T恤衫的利润为
$(30-x)$
元,平均每天可多售出$4x$
件(用含x的代数式表示);(2)若该经销商每天获得的利润为1500元,则每件T恤衫应降价多少元?
(3)每件应降价多少元才能使每天获得的利润最大?
答案:(1) $(30-x)$,$4x$;
(2) 由题意得,$(30-x)(40+4x)=1500$,$x^2-20x+75=0$,解得 $x_1=15$,$x_2=5$;$\because$ 要减少库存,$\therefore x=15.$ 答:每件T恤应降价15元.
(3) 设利润为 $y$ 元,$y=(30-x)(40+4x)=-4x^2+80x+1200=-4(x-10)^2+1600.$ $\because -4<0$,开口向下,对称轴为直线 $x=10.$ 又 $\because 0≤ x≤30$,$\therefore$ 当 $x=10$ 时,$y_{\mathrm{最大}}=-4×(10-10)^2+1600=1600.$ 答:每件降价10元,每天获得的利润最大.
(2) 由题意得,$(30-x)(40+4x)=1500$,$x^2-20x+75=0$,解得 $x_1=15$,$x_2=5$;$\because$ 要减少库存,$\therefore x=15.$ 答:每件T恤应降价15元.
(3) 设利润为 $y$ 元,$y=(30-x)(40+4x)=-4x^2+80x+1200=-4(x-10)^2+1600.$ $\because -4<0$,开口向下,对称轴为直线 $x=10.$ 又 $\because 0≤ x≤30$,$\therefore$ 当 $x=10$ 时,$y_{\mathrm{最大}}=-4×(10-10)^2+1600=1600.$ 答:每件降价10元,每天获得的利润最大.
解析:
【分析】
(1)解题思路:原来每件T恤盈利30元,降价x元后,每件的盈利直接用原利润减去降价金额即可;题目明确“销售单价每降低1元,平均每天可多售出4件”,降价x元时多售出的件数就是x的4倍,直接代入即可得到对应代数式。
(2)解题思路:销售类问题的核心等量关系是“总利润=每件利润×总销售量”,我们已经用x表示出了降价后的每件利润、多售出的件数,总销售量就是原有40件加多售出的件数,让总利润等于1500即可列出一元二次方程,解出根后结合“尽快减少库存”的要求,降价越多销量越高,所以要取更大的x值作为最终结果。
(3)解题思路:求利润最大值时,先设总利润为y元,按照总利润的等量关系列出y关于x的函数表达式,判断为二次函数后将其配方为顶点式,结合二次项系数的正负判断开口方向,即可找到顶点对应的x值,也就是利润最大时的降价金额。
【解析】
(1)降价后每件T恤的利润为原利润减去降价金额,即$(30-x)$元;每降1元多售4件,降价x元则平均每天可多售出$4x$件。
(2)由总利润的等量关系列方程:
$(30-x)(40+4x)=1500$
展开整理得:$x^2-20x+75=0$
因式分解得$(x-15)(x-5)=0$,解得$x_1=15$,$x_2=5$
∵要尽快减少库存,降价幅度越大销量越高,库存减少越快,
∴选择更大的降价幅度,即$x=15$。
(3)设每天获得的总利润为$y$元,由题意得:
$y=(30-x)(40+4x)$
展开并配方得:$y=-4x^2+80x+1200=-4(x-10)^2+1600$
∵二次项系数$-4<0$,
∴函数图象开口向下,对称轴为直线$x=10$,且$0≤ x≤30$符合实际销售逻辑
∴当$x=10$时,$y$取得最大值。
【答案】
(1) $(30-x)$,$4x$;
(2) 每件T恤衫应降价15元;
(3) 每件应降价10元才能使每天获得的利润最大。
【知识点】
列代数式,一元二次方程应用,二次函数最值应用
【点评】
本题是销售利润类常规应用题,考查了从实际问题中提取数量关系的能力,解题时要注意结合“减少库存”这类实际约束条件对解进行取舍,求最值时熟练运用二次函数顶点式的性质即可快速求解。
【难度系数】
0.7
(1)解题思路:原来每件T恤盈利30元,降价x元后,每件的盈利直接用原利润减去降价金额即可;题目明确“销售单价每降低1元,平均每天可多售出4件”,降价x元时多售出的件数就是x的4倍,直接代入即可得到对应代数式。
(2)解题思路:销售类问题的核心等量关系是“总利润=每件利润×总销售量”,我们已经用x表示出了降价后的每件利润、多售出的件数,总销售量就是原有40件加多售出的件数,让总利润等于1500即可列出一元二次方程,解出根后结合“尽快减少库存”的要求,降价越多销量越高,所以要取更大的x值作为最终结果。
(3)解题思路:求利润最大值时,先设总利润为y元,按照总利润的等量关系列出y关于x的函数表达式,判断为二次函数后将其配方为顶点式,结合二次项系数的正负判断开口方向,即可找到顶点对应的x值,也就是利润最大时的降价金额。
【解析】
(1)降价后每件T恤的利润为原利润减去降价金额,即$(30-x)$元;每降1元多售4件,降价x元则平均每天可多售出$4x$件。
(2)由总利润的等量关系列方程:
$(30-x)(40+4x)=1500$
展开整理得:$x^2-20x+75=0$
因式分解得$(x-15)(x-5)=0$,解得$x_1=15$,$x_2=5$
∵要尽快减少库存,降价幅度越大销量越高,库存减少越快,
∴选择更大的降价幅度,即$x=15$。
(3)设每天获得的总利润为$y$元,由题意得:
$y=(30-x)(40+4x)$
展开并配方得:$y=-4x^2+80x+1200=-4(x-10)^2+1600$
∵二次项系数$-4<0$,
∴函数图象开口向下,对称轴为直线$x=10$,且$0≤ x≤30$符合实际销售逻辑
∴当$x=10$时,$y$取得最大值。
【答案】
(1) $(30-x)$,$4x$;
(2) 每件T恤衫应降价15元;
(3) 每件应降价10元才能使每天获得的利润最大。
【知识点】
列代数式,一元二次方程应用,二次函数最值应用
【点评】
本题是销售利润类常规应用题,考查了从实际问题中提取数量关系的能力,解题时要注意结合“减少库存”这类实际约束条件对解进行取舍,求最值时熟练运用二次函数顶点式的性质即可快速求解。
【难度系数】
0.7
24. (13分)在平面直角坐标系$xOy$中,已知抛物线$y=x^2 - 2(k-1)x + k^2 - \frac{5}{2}k$($k$为常数)。
(1) 若抛物线经过点$(1, k^2)$,求$k$的值;
(2) 若抛物线经过点$(2k, y_1)$和点$(2, y_2)$,且$y_1 > y_2$,求$k$的取值范围;
(3) 若将抛物线向右平移1个单位长度得到新抛物线,当$1 ≤ x ≤ 2$时,新抛物线对应的函数有最小值$-\frac{3}{2}$,求$k$的值。
(1) 若抛物线经过点$(1, k^2)$,求$k$的值;
(2) 若抛物线经过点$(2k, y_1)$和点$(2, y_2)$,且$y_1 > y_2$,求$k$的取值范围;
(3) 若将抛物线向右平移1个单位长度得到新抛物线,当$1 ≤ x ≤ 2$时,新抛物线对应的函数有最小值$-\frac{3}{2}$,求$k$的值。
答案:
(1) 把点$(1,k^2)$代入抛物线 $y=x^2-2(k-1)x+k^2-\frac{5}{2}k$,得 $k^2=1^2-2(k-1)+k^2-\frac{5}{2}k$,解得 $k=\frac{2}{3}.$
(2) 法1:数形结合法. 对称轴为直线 $x=k-1$,$\because a>0$,$\therefore$ 离对称轴越远,$y$ 值越大,$\therefore |2k-(k-1)|>|k-1-2|$,解得 $k>1.$
法2:代数法. 把点 $(2k,y_1)$ 代入抛物线 $y=x^2-2(k-1)x+k^2-\frac{5}{2}k$,得 $y_1=(2k)^2-2(k-1)·2k+k^2-\frac{5}{2}k=k^2+\frac{3}{2}k$,把点 $(2,y_2)$ 代入抛物线 $y=x^2-2(k-1)x+k^2-\frac{5}{2}k$,得 $y_2=2^2-2(k-1)×2+k^2-\frac{5}{2}k=k^2-\frac{13}{2}k+8.$ $\because y_1>y_2$,$\therefore k^2+\frac{3}{2}k>k^2-\frac{13}{2}k+8$,解得 $k>1.$
(3) 将抛物线 $y=x^2-2(k-1)x+k^2-\frac{5}{2}k$ 配方得 $y=(x-k+1)^2+(-\frac{1}{2}k-1)$,将抛物线向右平移1个单位长度得到新解析式为 $y=(x-k)^2+(-\frac{1}{2}k-1).$ 当 $k<1$ 时,$1≤ x≤2$ 对应的抛物线部分位于对称轴右侧,$y$ 随 $x$ 的增大而增大,$\therefore x=1$ 时,$y_{\mathrm{最小}}=(1-k)^2-\frac{1}{2}k-1=k^2-\frac{5}{2}k$,$\therefore k^2-\frac{5}{2}k=-\frac{3}{2}$,解得 $k_1=1,k_2=\frac{3}{2}$,都不合题意,舍去;当 $1≤ k≤2$ 时,$y_{\mathrm{最小}}=-\frac{1}{2}k-1$,$\therefore -\frac{1}{2}k-1=-\frac{3}{2}$,解得 $k=1$;当 $k>2$ 时,$1≤ x≤2$ 对应的抛物线部分位于对称轴左侧,$y$ 随 $x$ 的增大而减小,$\therefore x=2$ 时,$y_{\mathrm{最小}}=(2-k)^2-\frac{1}{2}k-1=k^2-\frac{9}{2}k+3$,$\therefore k^2-\frac{9}{2}k+3=-\frac{3}{2}$,解得 $k_1=3,k_2=\frac{3}{2}$(舍去). 综上,$k=1$ 或 $3.$
(1) 把点$(1,k^2)$代入抛物线 $y=x^2-2(k-1)x+k^2-\frac{5}{2}k$,得 $k^2=1^2-2(k-1)+k^2-\frac{5}{2}k$,解得 $k=\frac{2}{3}.$
(2) 法1:数形结合法. 对称轴为直线 $x=k-1$,$\because a>0$,$\therefore$ 离对称轴越远,$y$ 值越大,$\therefore |2k-(k-1)|>|k-1-2|$,解得 $k>1.$
法2:代数法. 把点 $(2k,y_1)$ 代入抛物线 $y=x^2-2(k-1)x+k^2-\frac{5}{2}k$,得 $y_1=(2k)^2-2(k-1)·2k+k^2-\frac{5}{2}k=k^2+\frac{3}{2}k$,把点 $(2,y_2)$ 代入抛物线 $y=x^2-2(k-1)x+k^2-\frac{5}{2}k$,得 $y_2=2^2-2(k-1)×2+k^2-\frac{5}{2}k=k^2-\frac{13}{2}k+8.$ $\because y_1>y_2$,$\therefore k^2+\frac{3}{2}k>k^2-\frac{13}{2}k+8$,解得 $k>1.$
(3) 将抛物线 $y=x^2-2(k-1)x+k^2-\frac{5}{2}k$ 配方得 $y=(x-k+1)^2+(-\frac{1}{2}k-1)$,将抛物线向右平移1个单位长度得到新解析式为 $y=(x-k)^2+(-\frac{1}{2}k-1).$ 当 $k<1$ 时,$1≤ x≤2$ 对应的抛物线部分位于对称轴右侧,$y$ 随 $x$ 的增大而增大,$\therefore x=1$ 时,$y_{\mathrm{最小}}=(1-k)^2-\frac{1}{2}k-1=k^2-\frac{5}{2}k$,$\therefore k^2-\frac{5}{2}k=-\frac{3}{2}$,解得 $k_1=1,k_2=\frac{3}{2}$,都不合题意,舍去;当 $1≤ k≤2$ 时,$y_{\mathrm{最小}}=-\frac{1}{2}k-1$,$\therefore -\frac{1}{2}k-1=-\frac{3}{2}$,解得 $k=1$;当 $k>2$ 时,$1≤ x≤2$ 对应的抛物线部分位于对称轴左侧,$y$ 随 $x$ 的增大而减小,$\therefore x=2$ 时,$y_{\mathrm{最小}}=(2-k)^2-\frac{1}{2}k-1=k^2-\frac{9}{2}k+3$,$\therefore k^2-\frac{9}{2}k+3=-\frac{3}{2}$,解得 $k_1=3,k_2=\frac{3}{2}$(舍去). 综上,$k=1$ 或 $3.$
解析:
【分析】
(1) 第一问利用“函数图象上的点的坐标满足函数解析式”的性质,将已知点代入抛物线解析式,解关于k的一元一次方程即可得到结果。
(2) 第二问有两种解题思路:①代数法:分别将两个点的横坐标代入解析式求出y₁、y₂的表达式,结合y₁>y₂列不等式求解;②数形结合法:先求抛物线对称轴,已知抛物线开口向上时,点离对称轴越远函数值越大,据此列绝对值不等式求解即可。
(3) 第三问先将原抛物线配方为顶点式,根据“左加右减”的平移规律得到新抛物线解析式,再结合开口向上的性质,分对称轴在给定区间[1,2]左侧、区间内、区间右侧三种情况讨论,分别求出对应情形下的最小值,令其等于-3/2,解方程后筛选符合条件的k值即可。
【解析】
(1) 把点$(1,k^2)$代入抛物线$y=x^2-2(k-1)x+k^2-\frac{5}{2}k$,得:
$k^2=1^2-2(k-1)+k^2-\frac{5}{2}k$
化简得:$0=3-\frac{9}{2}k$
解得 $k=\frac{2}{3}$。
(2) 法1:数形结合法
抛物线对称轴为直线 $x=k-1$,$\because a=1>0$,$\therefore$ 抛物线上的点离对称轴越远,$y$ 值越大,
$\because y_1>y_2$,$\therefore |2k-(k-1)|>|2-(k-1)|$,
即$|k+1|>|3-k|$,平方后化简得$8k>8$,解得 $k>1$。
法2:代数法
把点 $(2k,y_1)$ 代入抛物线解析式,得 $y_1=(2k)^2-2(k-1)·2k+k^2-\frac{5}{2}k=k^2+\frac{3}{2}k$,
把点 $(2,y_2)$ 代入抛物线解析式,得 $y_2=2^2-2(k-1)×2+k^2-\frac{5}{2}k=k^2-\frac{13}{2}k+8$。
$\because y_1>y_2$,$\therefore k^2+\frac{3}{2}k>k^2-\frac{13}{2}k+8$,化简得$8k>8$,解得 $k>1$。
(3) 先将原抛物线配方得 $y=(x-k+1)^2-\frac{1}{2}k-1$,向右平移1个单位长度后得到新解析式为 $y=(x-k)^2-\frac{1}{2}k-1$,新抛物线对称轴为直线$x=k$,开口向上,分三种情况讨论:
①当 $k<1$ 时,$1≤ x≤2$ 在对称轴右侧,$y$ 随 $x$ 的增大而增大,$\therefore x=1$ 时,$y_{\mathrm{最小}}=(1-k)^2-\frac{1}{2}k-1=k^2-\frac{5}{2}k$,
令$k^2-\frac{5}{2}k=-\frac{3}{2}$,解得 $k_1=1,k_2=\frac{3}{2}$,均不符合$k<1$,全部舍去;
②当 $1≤ k≤2$ 时,对称轴在区间内,$y_{\mathrm{最小}}=-\frac{1}{2}k-1$,
令$-\frac{1}{2}k-1=-\frac{3}{2}$,解得 $k=1$,符合条件;
③当 $k>2$ 时,$1≤ x≤2$ 在对称轴左侧,$y$ 随 $x$ 的增大而减小,$\therefore x=2$ 时,$y_{\mathrm{最小}}=(2-k)^2-\frac{1}{2}k-1=k^2-\frac{9}{2}k+3$,
令$k^2-\frac{9}{2}k+3=-\frac{3}{2}$,解得 $k_1=3,k_2=\frac{3}{2}$,其中$\frac{3}{2}$不符合$k>2$舍去,保留$k=3$。
综上,$k=1$或$3$。
【答案】
(1) $k=\frac{2}{3}$
(2) $k>1$
(3) $k=1$或$3$
【知识点】
二次函数图象与性质,二次函数平移,含参二次函数最值
【点评】
本题属于二次函数综合基础题,覆盖了点与函数图象的关系、函数值比较、图象平移、区间最值多个考点,解题时注意灵活选择方法,第三问需按对称轴位置分类讨论,同时要对求解结果进行合理性检验,避免出现不符合区间条件的解。
【难度系数】
0.6
(1) 第一问利用“函数图象上的点的坐标满足函数解析式”的性质,将已知点代入抛物线解析式,解关于k的一元一次方程即可得到结果。
(2) 第二问有两种解题思路:①代数法:分别将两个点的横坐标代入解析式求出y₁、y₂的表达式,结合y₁>y₂列不等式求解;②数形结合法:先求抛物线对称轴,已知抛物线开口向上时,点离对称轴越远函数值越大,据此列绝对值不等式求解即可。
(3) 第三问先将原抛物线配方为顶点式,根据“左加右减”的平移规律得到新抛物线解析式,再结合开口向上的性质,分对称轴在给定区间[1,2]左侧、区间内、区间右侧三种情况讨论,分别求出对应情形下的最小值,令其等于-3/2,解方程后筛选符合条件的k值即可。
【解析】
(1) 把点$(1,k^2)$代入抛物线$y=x^2-2(k-1)x+k^2-\frac{5}{2}k$,得:
$k^2=1^2-2(k-1)+k^2-\frac{5}{2}k$
化简得:$0=3-\frac{9}{2}k$
解得 $k=\frac{2}{3}$。
(2) 法1:数形结合法
抛物线对称轴为直线 $x=k-1$,$\because a=1>0$,$\therefore$ 抛物线上的点离对称轴越远,$y$ 值越大,
$\because y_1>y_2$,$\therefore |2k-(k-1)|>|2-(k-1)|$,
即$|k+1|>|3-k|$,平方后化简得$8k>8$,解得 $k>1$。
法2:代数法
把点 $(2k,y_1)$ 代入抛物线解析式,得 $y_1=(2k)^2-2(k-1)·2k+k^2-\frac{5}{2}k=k^2+\frac{3}{2}k$,
把点 $(2,y_2)$ 代入抛物线解析式,得 $y_2=2^2-2(k-1)×2+k^2-\frac{5}{2}k=k^2-\frac{13}{2}k+8$。
$\because y_1>y_2$,$\therefore k^2+\frac{3}{2}k>k^2-\frac{13}{2}k+8$,化简得$8k>8$,解得 $k>1$。
(3) 先将原抛物线配方得 $y=(x-k+1)^2-\frac{1}{2}k-1$,向右平移1个单位长度后得到新解析式为 $y=(x-k)^2-\frac{1}{2}k-1$,新抛物线对称轴为直线$x=k$,开口向上,分三种情况讨论:
①当 $k<1$ 时,$1≤ x≤2$ 在对称轴右侧,$y$ 随 $x$ 的增大而增大,$\therefore x=1$ 时,$y_{\mathrm{最小}}=(1-k)^2-\frac{1}{2}k-1=k^2-\frac{5}{2}k$,
令$k^2-\frac{5}{2}k=-\frac{3}{2}$,解得 $k_1=1,k_2=\frac{3}{2}$,均不符合$k<1$,全部舍去;
②当 $1≤ k≤2$ 时,对称轴在区间内,$y_{\mathrm{最小}}=-\frac{1}{2}k-1$,
令$-\frac{1}{2}k-1=-\frac{3}{2}$,解得 $k=1$,符合条件;
③当 $k>2$ 时,$1≤ x≤2$ 在对称轴左侧,$y$ 随 $x$ 的增大而减小,$\therefore x=2$ 时,$y_{\mathrm{最小}}=(2-k)^2-\frac{1}{2}k-1=k^2-\frac{9}{2}k+3$,
令$k^2-\frac{9}{2}k+3=-\frac{3}{2}$,解得 $k_1=3,k_2=\frac{3}{2}$,其中$\frac{3}{2}$不符合$k>2$舍去,保留$k=3$。
综上,$k=1$或$3$。
【答案】
(1) $k=\frac{2}{3}$
(2) $k>1$
(3) $k=1$或$3$
【知识点】
二次函数图象与性质,二次函数平移,含参二次函数最值
【点评】
本题属于二次函数综合基础题,覆盖了点与函数图象的关系、函数值比较、图象平移、区间最值多个考点,解题时注意灵活选择方法,第三问需按对称轴位置分类讨论,同时要对求解结果进行合理性检验,避免出现不符合区间条件的解。
【难度系数】
0.6
25. (13分)在平面直角坐标系$xOy$中,反比例函数的图象经过点$A(1,5)$,点$A$,$B$关于原点对称. 该函数图象上另有两点$M_1$,$M_2$,它们的横坐标分别为$m$,$m+n$,其中$m>1$,$n>0$. 依次作直线$AM_1$,$BM_1$与$y$轴分别交于点$C_1$,$D_1$,直线$AM_2$,$BM_2$与$y$轴分别交于点$C_2$,$D_2$. 记$OC_1 - OD_1 = d_1$,$OC_2 - OD_2 = d_2$.
(1) 若$m=2$,求$OC_1$的长;
(2) 求代数式$(m+n) · d_2$的值;
(3) 当$m(d_1 - d_2) = 2d_2$,$3(d_1 + d_2) = 2n^3$时,求点$D_2$关于直线$AM_2$对称的点$P$的坐标.
(1) 若$m=2$,求$OC_1$的长;
(2) 求代数式$(m+n) · d_2$的值;
(3) 当$m(d_1 - d_2) = 2d_2$,$3(d_1 + d_2) = 2n^3$时,求点$D_2$关于直线$AM_2$对称的点$P$的坐标.
答案:(1) 解:设反比例函数的解析式为 $y=\frac{k}{x}$,$\because A(1,5)$ 在函数图象上,$\therefore k=5$,$\therefore y=\frac{5}{x}.$ $\therefore M_1(2,\frac{5}{2}).$ 设直线 $AM_1$ 的解析式为 $y=k_1x+b_1(k_1≠0).$ $\because A(1,5),M_1(2,\frac{5}{2}),\therefore y=-\frac{5}{2}x+\frac{15}{2}.$ $\therefore$ 点 $C_1$ 的坐标为 $(0,\frac{15}{2}),\therefore OC_1=\frac{15}{2}.$
(2) 解:设直线 $AM_1$ 的解析式为 $y=k_1x+b_1(k_1≠0).$ $\because A(1,5),M_1(m,\frac{5}{m}),\therefore AM_1$ 的解析式为 $y=-\frac{5}{m}x+\frac{5}{m}+5.$ 设直线 $BM_1$ 的解析式为 $y=k_2x+b_2(k_2≠0).$ $\because B(-1,-5),M_1(m,\frac{5}{m}),\therefore BM_1$ 的解析式为 $y=\frac{5}{m}x+\frac{5}{m}-5.$ $\therefore OC_1=\frac{5}{m}+5,OD_1=5-\frac{5}{m}$,$\therefore d_1=\frac{10}{m}.$ 同理,$d_2=\frac{10}{m+n}$,$\therefore (m+n)· d_2=10.$
(3) 解:$\because m(d_1-d_2)=2d_2$,$\therefore md_1=(m+2)· d_2.$ 由(2),得 $md_1=(m+n)d_2=10$,$\therefore n=2.$ $\because 3(d_1+d_2)=2n^3$,$\therefore 3(\frac{10}{m}+\frac{10}{m+2})=16$,$\therefore m=3.$ $\therefore M_2(5,1).$ $\because A(1,5),B(-1,-5),\therefore AM_2$ 的解析式为 $y=-x+6$,$BM_2$ 的解析式为 $y=x-4.$ $\therefore C_2(0,6),D_2(0,-4).$ $\because M_2(5,1),\therefore △ C_2D_2M_2$ 是等腰直角三角形. $\therefore$ 点 $D_2$ 关于直线 $AM_2$ 对称的点 $P$ 的坐标为 $(10,6).$
(2) 解:设直线 $AM_1$ 的解析式为 $y=k_1x+b_1(k_1≠0).$ $\because A(1,5),M_1(m,\frac{5}{m}),\therefore AM_1$ 的解析式为 $y=-\frac{5}{m}x+\frac{5}{m}+5.$ 设直线 $BM_1$ 的解析式为 $y=k_2x+b_2(k_2≠0).$ $\because B(-1,-5),M_1(m,\frac{5}{m}),\therefore BM_1$ 的解析式为 $y=\frac{5}{m}x+\frac{5}{m}-5.$ $\therefore OC_1=\frac{5}{m}+5,OD_1=5-\frac{5}{m}$,$\therefore d_1=\frac{10}{m}.$ 同理,$d_2=\frac{10}{m+n}$,$\therefore (m+n)· d_2=10.$
(3) 解:$\because m(d_1-d_2)=2d_2$,$\therefore md_1=(m+2)· d_2.$ 由(2),得 $md_1=(m+n)d_2=10$,$\therefore n=2.$ $\because 3(d_1+d_2)=2n^3$,$\therefore 3(\frac{10}{m}+\frac{10}{m+2})=16$,$\therefore m=3.$ $\therefore M_2(5,1).$ $\because A(1,5),B(-1,-5),\therefore AM_2$ 的解析式为 $y=-x+6$,$BM_2$ 的解析式为 $y=x-4.$ $\therefore C_2(0,6),D_2(0,-4).$ $\because M_2(5,1),\therefore △ C_2D_2M_2$ 是等腰直角三角形. $\therefore$ 点 $D_2$ 关于直线 $AM_2$ 对称的点 $P$ 的坐标为 $(10,6).$
解析:
【分析】
(1) 解题时先利用点A的坐标求出反比例函数解析式,代入m=2得到$M_1$的坐标,再用待定系数法求出直线$AM_1$的解析式,其与y轴交点的纵坐标即为$OC_1$的长度;
(2) 先通过待定系数法分别求出直线$AM$、$BM$的解析式,得到两条直线与y轴交点的纵坐标,推导得出$d$的通用表达式,即可快速求出$(m+n)·d_2$的值;
(3) 先将第(2)问得出的$d_1=\frac{10}{m}$、$d_2=\frac{10}{m+n}$代入题干给出的两个等式,依次求出$n$、$m$的值,进而得到$M_2$、直线$AM_2$、$D_2$的坐标,结合几何性质即可求出$D_2$关于直线$AM_2$的对称点$P$的坐标。
【解析】
(1) 设反比例函数的解析式为 $y=\frac{k}{x}$,
$\because A(1,5)$ 在函数图象上,$\therefore k=1×5=5$,$\therefore$ 反比例函数解析式为 $y=\frac{5}{x}$。
当$m=2$时,$M_1$的横坐标为2,代入得$M_1(2,\frac{5}{2})$。
设直线 $AM_1$ 的解析式为 $y=k_1x+b_1(k_1≠0)$,将$A(1,5)$、$M_1(2,\frac{5}{2})$代入得:
$\begin{cases}5=k_1+b_1\\\frac{5}{2}=2k_1+b_1\end{cases}$,解得$\begin{cases}k_1=-\frac{5}{2}\\b_1=\frac{15}{2}\end{cases}$,
$\therefore$ 直线$AM_1$的解析式为$y=-\frac{5}{2}x+\frac{15}{2}$,
与y轴交点$C_1$的坐标为 $(0,\frac{15}{2})$,$\therefore OC_1=\frac{15}{2}$。
(2) 设直线 $AM_1$ 的解析式为 $y=k_1x+b_1(k_1≠0)$,将$A(1,5)$、$M_1(m,\frac{5}{m})$代入,
解得$AM_1$的解析式为 $y=-\frac{5}{m}x+\frac{5}{m}+5$,与y轴交点纵坐标为$\frac{5}{m}+5$,即$OC_1=\frac{5}{m}+5$。
设直线 $BM_1$ 的解析式为 $y=k_2x+b_2(k_2≠0)$,$\because$ 点A、B关于原点对称,$\therefore B(-1,-5)$,
将$B(-1,-5)$、$M_1(m,\frac{5}{m})$代入,解得$BM_1$的解析式为 $y=\frac{5}{m}x+\frac{5}{m}-5$,
与y轴交点纵坐标为$\frac{5}{m}-5$,$\because \frac{5}{m}-5<0$,$\therefore OD_1=5-\frac{5}{m}$,
$\therefore d_1=OC_1-OD_1=(\frac{5}{m}+5)-(5-\frac{5}{m})=\frac{10}{m}$。
同理可得,$d_2=\frac{10}{m+n}$,$\therefore (m+n)· d_2=(m+n)×\frac{10}{m+n}=10$。
(3) $\because m(d_1-d_2) = 2d_2$,整理得$md_1=(m+2)d_2$,
由(2)可知$md_1=10$,$(m+n)d_2=10$,$\therefore m+2=m+n$,解得$n=2$。
将$n=2$代入$3(d_1 + d_2) = 2n^3$得:$3(\frac{10}{m}+\frac{10}{m+2})=2×2^3=16$,
化简得$3m^2-11m-15=0$,解得$m=3$($m>1$,舍去负根)。
$\therefore M_2$的横坐标为$m+n=3+2=5$,代入反比例函数得$M_2(5,1)$,
可求得直线$AM_2$的解析式为$y=-x+6$,直线$BM_2$的解析式为$y=x-4$,
$\therefore D_2$坐标为$(0,-4)$,$C_2$坐标为$(0,6)$,
可得$△ C_2D_2M_2$为等腰直角三角形,直线$AM_2$垂直平分$D_2P$,
解得点$D_2$关于直线$AM_2$对称的点$P$的坐标为$(10,6)$。
【答案】
(1) $\boxed{\frac{15}{2}}$;(2) $\boxed{10}$;(3) $\boxed{(10,6)}$
【知识点】
反比例函数的图象与性质,待定系数法求一次函数解析式,轴对称的性质
【点评】
本题是代数几何综合题,以反比例函数为载体,结合一次函数、轴对称等知识点考查,梯度设置合理,既需要熟练掌握待定系数法求函数解析式的基础技能,也需要具备代数推导找规律、数形结合分析几何性质的综合能力,解题时要善于利用前面小问得出的规律简化后续运算。
【难度系数】
0.3
(1) 解题时先利用点A的坐标求出反比例函数解析式,代入m=2得到$M_1$的坐标,再用待定系数法求出直线$AM_1$的解析式,其与y轴交点的纵坐标即为$OC_1$的长度;
(2) 先通过待定系数法分别求出直线$AM$、$BM$的解析式,得到两条直线与y轴交点的纵坐标,推导得出$d$的通用表达式,即可快速求出$(m+n)·d_2$的值;
(3) 先将第(2)问得出的$d_1=\frac{10}{m}$、$d_2=\frac{10}{m+n}$代入题干给出的两个等式,依次求出$n$、$m$的值,进而得到$M_2$、直线$AM_2$、$D_2$的坐标,结合几何性质即可求出$D_2$关于直线$AM_2$的对称点$P$的坐标。
【解析】
(1) 设反比例函数的解析式为 $y=\frac{k}{x}$,
$\because A(1,5)$ 在函数图象上,$\therefore k=1×5=5$,$\therefore$ 反比例函数解析式为 $y=\frac{5}{x}$。
当$m=2$时,$M_1$的横坐标为2,代入得$M_1(2,\frac{5}{2})$。
设直线 $AM_1$ 的解析式为 $y=k_1x+b_1(k_1≠0)$,将$A(1,5)$、$M_1(2,\frac{5}{2})$代入得:
$\begin{cases}5=k_1+b_1\\\frac{5}{2}=2k_1+b_1\end{cases}$,解得$\begin{cases}k_1=-\frac{5}{2}\\b_1=\frac{15}{2}\end{cases}$,
$\therefore$ 直线$AM_1$的解析式为$y=-\frac{5}{2}x+\frac{15}{2}$,
与y轴交点$C_1$的坐标为 $(0,\frac{15}{2})$,$\therefore OC_1=\frac{15}{2}$。
(2) 设直线 $AM_1$ 的解析式为 $y=k_1x+b_1(k_1≠0)$,将$A(1,5)$、$M_1(m,\frac{5}{m})$代入,
解得$AM_1$的解析式为 $y=-\frac{5}{m}x+\frac{5}{m}+5$,与y轴交点纵坐标为$\frac{5}{m}+5$,即$OC_1=\frac{5}{m}+5$。
设直线 $BM_1$ 的解析式为 $y=k_2x+b_2(k_2≠0)$,$\because$ 点A、B关于原点对称,$\therefore B(-1,-5)$,
将$B(-1,-5)$、$M_1(m,\frac{5}{m})$代入,解得$BM_1$的解析式为 $y=\frac{5}{m}x+\frac{5}{m}-5$,
与y轴交点纵坐标为$\frac{5}{m}-5$,$\because \frac{5}{m}-5<0$,$\therefore OD_1=5-\frac{5}{m}$,
$\therefore d_1=OC_1-OD_1=(\frac{5}{m}+5)-(5-\frac{5}{m})=\frac{10}{m}$。
同理可得,$d_2=\frac{10}{m+n}$,$\therefore (m+n)· d_2=(m+n)×\frac{10}{m+n}=10$。
(3) $\because m(d_1-d_2) = 2d_2$,整理得$md_1=(m+2)d_2$,
由(2)可知$md_1=10$,$(m+n)d_2=10$,$\therefore m+2=m+n$,解得$n=2$。
将$n=2$代入$3(d_1 + d_2) = 2n^3$得:$3(\frac{10}{m}+\frac{10}{m+2})=2×2^3=16$,
化简得$3m^2-11m-15=0$,解得$m=3$($m>1$,舍去负根)。
$\therefore M_2$的横坐标为$m+n=3+2=5$,代入反比例函数得$M_2(5,1)$,
可求得直线$AM_2$的解析式为$y=-x+6$,直线$BM_2$的解析式为$y=x-4$,
$\therefore D_2$坐标为$(0,-4)$,$C_2$坐标为$(0,6)$,
可得$△ C_2D_2M_2$为等腰直角三角形,直线$AM_2$垂直平分$D_2P$,
解得点$D_2$关于直线$AM_2$对称的点$P$的坐标为$(10,6)$。
【答案】
(1) $\boxed{\frac{15}{2}}$;(2) $\boxed{10}$;(3) $\boxed{(10,6)}$
【知识点】
反比例函数的图象与性质,待定系数法求一次函数解析式,轴对称的性质
【点评】
本题是代数几何综合题,以反比例函数为载体,结合一次函数、轴对称等知识点考查,梯度设置合理,既需要熟练掌握待定系数法求函数解析式的基础技能,也需要具备代数推导找规律、数形结合分析几何性质的综合能力,解题时要善于利用前面小问得出的规律简化后续运算。
【难度系数】
0.3