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下列曲线上, 不存在四个点能构成正方形的是

  • A. |x|+|y|=2
  • B. (x−1)(y−1)=1
  • C. y={3−x2,x>0,x2−3,x<0
  • D. y=x−1x
解

  • A 显然是可以的, 取 (0,±2), (±2,0) 即可.
  • B 等价于 xy=1 上是否存在四个点构成正方形. 这是一个双曲线, 不可能正方形的三个顶点都在一支上 (否则形成的图形是凹四边形). 不妨设两个顶点为 A(a,1a), B(b,1b), (b>a>0), 则将 BA→ 沿 B 点逆时针旋转 90∘, 有 C(b+1b−1a,1b−b+a) 也在 xy=1 上. 这意味着 1=(b+1b−1a)(1b−b+a)⇒(a−b)(b+1ab2+1ab)=0, 无解!
  • C 整个图形是关于 O 的中心对称图形. 我们只需要在一支找到 A,B 两点, 使得 OA=OB, OA⊥OB 即可. 如图, 设 OA⊥OB, OA−OB 是关于夹角 ∠AOy 的函数 f(⋅), 则 f(0)=3−3>0, 而当 ∠AOy→90∘ 时 B 会移至无穷远, 这样 limθ→90∘−f(θ)=−∞. 从而由零点存在性定理, f(θ) 存在零点, 使得 OA=OB 成立. 所以 C 成立.
  • D 方法与 C 相同. 设 OA⊥OB, OA−OB 是关于 ∠AOx 的函数 g(⋅). 则 limθ→90∘−g(θ)=+∞,limθ→45∘+g(θ)=−∞, 从而 g(θ) 也存在零点, D 成立.

综上, 答案是 B.
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