如图,在平面直角坐标系中,点$P(1,4),Q(m,n)$在函数$y=\frac{k}{x}(x>0)$的图象上,当$m>1$时,过点$P$分别作$x$轴、$y$轴的垂线,垂足分别为$A,B$;过点$Q$分别作$x$轴、$y$轴的垂线,垂足分别为$C,D$. $QD$交$PA$于点$E$,随着$m$的增大,四边形$AC-QE$的面积 (
B
)

A.减小
B.增大
C.先减小后增大
D.先增大后减小
解析:
【分析】
解题可按三步思考:第一步,已知点P在反比例函数图象上,可先求出反比例函数的定值k,反比例函数图象上任意点的横纵坐标乘积都等于k;第二步,观察四边形ACQE的形状,由各线垂直于坐标轴的特征可知它是矩形,面积等于相邻两边的乘积,将边长用m、n表示后,结合mn=k的定值特征化简面积表达式;第三步,根据反比例函数的增减性,分析m增大时n的变化,进而判断面积的变化趋势。
【解析】
1. 求反比例函数的k值:
∵ 点$P(1,4)$在函数$y=\frac{k}{x}(x>0)$的图象上,
∴ 代入得$k=1×4=4$,即反比例函数解析式为$y=\frac{4}{x}$。
∵ 点$Q(m,n)$在该反比例函数图象上,
∴ $mn=4$。
2. 表示四边形ACQE的面积:
由题意可知,$PA⊥ x$轴,$QC⊥ x$轴,$QD⊥ y$轴,因此四边形ACQE的四个角均为直角,是矩形。
矩形的水平边长$AC = OC - OA = m - 1$,竖直边长为$CQ = n$,
则四边形ACQE的面积$S = AC × CQ = (m-1)n = mn - n$。
将$mn=4$代入,得$S = 4 - n$。
3. 分析面积的变化趋势:
∵ 反比例函数$y=\frac{4}{x}$中$k=4>0$,在$x>0$的范围内,y随x的增大而减小。
当$m>1$时,m增大,对应的$n=\frac{4}{m}$减小,
∴ $S=4-n$随n的减小而增大,即随着m的增大,四边形ACQE的面积增大。
【答案】
B
【知识点】
反比例函数的性质,反比例函数图象上点的坐标特征,矩形面积计算
【点评】
本题是反比例函数与几何图形结合的常考题型,解题核心是利用反比例函数图象上点的横纵坐标乘积为定值的特征,将所求面积转化为便于分析增减性的表达式,再结合反比例函数的增减性即可判断变化趋势。
【难度系数】
0.7