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14.(2024湖南长沙一中教育集团期中,24,★★★)我们将经过某一共同点$(a,b)$的所有一次函数叫作经过该点的“直线系”,这个点叫作该“直线系”的“特征点”,经过“特征点”$(a,b)$的“直线系”解析式可以统一表示为$y = k(x - a) + b$,其中$k$叫作直线的“斜率”($k$为常数且$k\neq0$).
例如:经过点$(1,2)$的“直线系”解析式可以表示为$y = k(x - 1) + 2 = kx - k + 2$.(M8204004)
(1)试求“直线系”$y = kx + 2k + 3$的“特征点”坐标.
(2)“特征点”坐标为$(2,5)$的“直线系”中,有直线满足当$1\leq x\leq3$时,$y$的取值范围恰好为$3\leq y\leq7$,求该直线的解析式.
(3)点$(t,c - 2b)$在经过“特征点”$(2,0)$且斜率$k>0$的直线上,其中$b,c$满足$b + c = -k$,且$2k>b>c$,求$t$的取值范围.
例如:经过点$(1,2)$的“直线系”解析式可以表示为$y = k(x - 1) + 2 = kx - k + 2$.(M8204004)
(1)试求“直线系”$y = kx + 2k + 3$的“特征点”坐标.
(2)“特征点”坐标为$(2,5)$的“直线系”中,有直线满足当$1\leq x\leq3$时,$y$的取值范围恰好为$3\leq y\leq7$,求该直线的解析式.
(3)点$(t,c - 2b)$在经过“特征点”$(2,0)$且斜率$k>0$的直线上,其中$b,c$满足$b + c = -k$,且$2k>b>c$,求$t$的取值范围.
答案:
解析
(1)
∵y = kx + 2k + 3 = k(x + 2) + 3,
∴当 x = -2 时,y = 3 恒成立,
∴直线 y = kx + 2k + 3 恒过定点(-2,3),故“特征点”坐标为(-2,3).
(2)设“特征点”坐标为(2,5)的“直线系”解析式为 y = k(x - 2) + 5(k ≠ 0),由题意可得,①当 x = 1,y = 3 时,代入可得 3 = -k + 5,
∴k = 2,
∴直线解析式为 y = 2x + 1.经验证,点(3,7)在该直线上.②当 x = 1,y = 7 时,代入可得 7 = -k + 5,
∴k = -2,
∴直线解析式为 y = -2x + 9.经验证,点(3,3)在该直线上.
∴该直线的解析式为 y = 2x + 1 或 y = -2x + 9.
(3)
∵“特征点”坐标为(2,0),
∴“直线系”解析式为 y = k(x - 2),把(t,c - 2b)代入得 c - 2b = k(t - 2),
∵b + c = -k,
∴c = -b - k,
∴ -b - k - 2b = k(t - 2),
∴b = $\frac{k(1 - t)}{3}$,
∴c = $\frac{k(t - 4)}{3}$,
∵2k > b > c,
∴2k > $\frac{k(1 - t)}{3}$ > $\frac{k(t - 4)}{3}$,又 t > 0,
∴ -5 < t < $\frac{5}{2}$.
(1)
∵y = kx + 2k + 3 = k(x + 2) + 3,
∴当 x = -2 时,y = 3 恒成立,
∴直线 y = kx + 2k + 3 恒过定点(-2,3),故“特征点”坐标为(-2,3).
(2)设“特征点”坐标为(2,5)的“直线系”解析式为 y = k(x - 2) + 5(k ≠ 0),由题意可得,①当 x = 1,y = 3 时,代入可得 3 = -k + 5,
∴k = 2,
∴直线解析式为 y = 2x + 1.经验证,点(3,7)在该直线上.②当 x = 1,y = 7 时,代入可得 7 = -k + 5,
∴k = -2,
∴直线解析式为 y = -2x + 9.经验证,点(3,3)在该直线上.
∴该直线的解析式为 y = 2x + 1 或 y = -2x + 9.
(3)
∵“特征点”坐标为(2,0),
∴“直线系”解析式为 y = k(x - 2),把(t,c - 2b)代入得 c - 2b = k(t - 2),
∵b + c = -k,
∴c = -b - k,
∴ -b - k - 2b = k(t - 2),
∴b = $\frac{k(1 - t)}{3}$,
∴c = $\frac{k(t - 4)}{3}$,
∵2k > b > c,
∴2k > $\frac{k(1 - t)}{3}$ > $\frac{k(t - 4)}{3}$,又 t > 0,
∴ -5 < t < $\frac{5}{2}$.
15.几何直观(2024湖南娄底二中期中)如图,一次函数$y_1 = 2x - 2$的图象与$y$轴交于点$A$,一次函数$y_2$的图象与$y$轴交于点$B(0,6)$,点$C$为两函数图象的交点,且点$C$的横坐标为 2.(M8204004)
(1)求一次函数$y_2$的函数解析式.
(2)求$\triangle ABC$的面积.
(3)在坐标轴上,是否存在一点$P$,使得$S_{\triangle ACP} = 2S_{\triangle ABC}$?若存在,请写出点$P$的坐标;若不存在,请说明理由.

(1)求一次函数$y_2$的函数解析式.
(2)求$\triangle ABC$的面积.
(3)在坐标轴上,是否存在一点$P$,使得$S_{\triangle ACP} = 2S_{\triangle ABC}$?若存在,请写出点$P$的坐标;若不存在,请说明理由.
答案:
解析
(1)把 x = 2 代入 y_{1} = 2x - 2 中,得 y_{1} = 2,
∴C(2,2),设 y_{2} = kx + b(k ≠ 0),把(0,6),(2,2)代入可得$\begin{cases}b = 6 \\ 2k + b = 2\end{cases}$,解得$\begin{cases}k = -2 \\ b = 6\end{cases}$,
∴y_{2} = -2x + 6.
(2)
∵一次函数 y_{1} = 2x - 2 的图象与 y 轴交于点 A,
∴令 x = 0,得 y_{1} = -2,
∴A(0,-2),
∴S_{△ABC} = $\frac{1}{2}$×(6 + 2)×2 = 8.
(3)存在.由题意得 S_{△ACP} = 2S_{△ABC} = 2×8 = 16.①当 P 在 y 轴上时,$\frac{1}{2}$|AP|·x_{C} = 16,即$\frac{1}{2}$|AP|×2 = 16,
∴|AP| = 16,
∵A(0,-2),
∴点 P 的坐标为(0,14)或(0,-18);②当 P 在 x 轴上时,设直线 y_{1} = 2x - 2 与 x 轴交于点 D,令 y_{1} = 0,则 x = 1,
∴D(1,0),
∴S_{△ACP} = S_{△PCD} + S_{△ADP} = $\frac{1}{2}$|PD|·|y_{C}| + $\frac{1}{2}$|PD|·|y_{A}| = 16,
∴$\frac{1}{2}$|PD|×(2 + 2) = 16,
∴|PD| = 8,
∵D(1,0),
∴点 P 的坐标为(-7,0)或(9,0).综上,在坐标轴上,存在点 P,使得 S_{△ACP} = 2S_{△ABC},此时点 P 的坐标为(0,14)或(0,-18)或(-7,0)或(9,0).
(1)把 x = 2 代入 y_{1} = 2x - 2 中,得 y_{1} = 2,
∴C(2,2),设 y_{2} = kx + b(k ≠ 0),把(0,6),(2,2)代入可得$\begin{cases}b = 6 \\ 2k + b = 2\end{cases}$,解得$\begin{cases}k = -2 \\ b = 6\end{cases}$,
∴y_{2} = -2x + 6.
(2)
∵一次函数 y_{1} = 2x - 2 的图象与 y 轴交于点 A,
∴令 x = 0,得 y_{1} = -2,
∴A(0,-2),
∴S_{△ABC} = $\frac{1}{2}$×(6 + 2)×2 = 8.
(3)存在.由题意得 S_{△ACP} = 2S_{△ABC} = 2×8 = 16.①当 P 在 y 轴上时,$\frac{1}{2}$|AP|·x_{C} = 16,即$\frac{1}{2}$|AP|×2 = 16,
∴|AP| = 16,
∵A(0,-2),
∴点 P 的坐标为(0,14)或(0,-18);②当 P 在 x 轴上时,设直线 y_{1} = 2x - 2 与 x 轴交于点 D,令 y_{1} = 0,则 x = 1,
∴D(1,0),
∴S_{△ACP} = S_{△PCD} + S_{△ADP} = $\frac{1}{2}$|PD|·|y_{C}| + $\frac{1}{2}$|PD|·|y_{A}| = 16,
∴$\frac{1}{2}$|PD|×(2 + 2) = 16,
∴|PD| = 8,
∵D(1,0),
∴点 P 的坐标为(-7,0)或(9,0).综上,在坐标轴上,存在点 P,使得 S_{△ACP} = 2S_{△ABC},此时点 P 的坐标为(0,14)或(0,-18)或(-7,0)或(9,0).
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