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​$(1)$​证明:∵四边形​$ABCO$​是平行四边形
∴​$AB=OC$​,​$AB//CF$​,∴​$∠OAB=∠AOF$​
∵由旋转的性质,得​$AD=AB$​,​$AF=AO$​,​$∠OAF=∠OAB$​
∴​$∠OAF=∠AOF$​,∴​$OF=AF$​,即​$OF=AF=AO$​
∴​$△AOF $​是等边三角形,∴​$∠AOF=60°$​
过点​$A$​作​$AG⊥x$​轴于点​$G$​,则​$∠AGO=90°$​
∵点​$C$​的坐标为​$(-4$​,​$0)$​,∴​$AD=AB=OC=4$​
由对称性,得​$OA=OD=\frac {1}{2}AD=2$​
∵​$∠OAG=90°-∠AOF=30°$​,∴​$OG=\frac {1}{2}OA=1$​
在​$Rt△OAG $​中,由勾股定理,得​$AG= \sqrt {OA²-OG²}=\sqrt {3}$​
∴点​$A$​的坐标为​$(1$​,​$\sqrt {3})$​
∵点​$A$​在反比例函数​$y=\frac {k}{x}$​的图像上
∴把​$A(1$​,​$\sqrt {3})$​代入​$y=\frac {k}{x}$​中,得​$k=\sqrt {3}$​,则​$k$​的值为​$\sqrt {3}$​
​$(2)$​解:​$y_{1}<y_{2}$​,理由如下:
由题意,把​$P(x_{1}$​,​$a)$​,​$Q(x_{2}$​,​$b)$​分别代入​$y=\frac {k}{x}$​中
得​$a=\frac {k}{x_{1}}$​,​$b=\frac {k}{x_{2}}$​
∵​$m= \sqrt {\frac {a+b}{2k}}$​
∴​$\mathrm {m^2}=\frac {a+b}{2k} =\frac {\frac {k}{x_{1}}+\frac {k}{x_{2}}}{2k}=\frac {x_{1}+x_{2}}{2x_{1}x_{2}}$​
∵​$n= \sqrt {\frac {2}{x_{1}+x_{2}}}$​,∴​$n^2=\frac {2}{x_{1}+x_{2}}$​
∴​$\mathrm {m^2} -n^2 =\frac {x_{1}+x_{2}}{2x_{1}x_{2}}-\frac 2{x_{1}+x_{2}}=\frac {(x_{1}-x_{2})^2}{2x_{1}x_{2}(x_{1}+x_{2})}$​
∵​$x_{2}>x_{1}>0$​,∴​$m²-n²>0$​,即​$m>n>0$​
∵当​$x>0$​时,​$y$​随​$x$​的增大而减小,∴​$y_{1}<y_{2}$​


解:​$(1)$​在​$Rt△ABE$​中,​$AE=2$​,​$BE=4$​,​$∠AEB= 90°$​
由勾股定理,得​$ AB= \sqrt {AE²+BE^2}=2\sqrt {5}$​
∵四边形​$ABCD $​是正方形
∴​$∠ABC=90°$​,​$BC=AB=2\sqrt {5}$​
在​$Rt△ABC$​中,由勾股定理,得​$AC= \sqrt {AB²+BC²}=2 \sqrt {10}$​
由旋转的性质,得​$AB'=AB=2\sqrt {5}$​
∴​$CB'=AC-AB'=2 \sqrt {10}-2\sqrt {5}$​
​$(2)①$​四边形​$AEFE'$​是正方形,理由如下:
由旋转的性质,得​$AE'=AE$​,​$∠EAE'=90°$​,​$∠AE'F=∠AEB=90°$​
∵​$∠AEF=180°-∠AEB=90°$​
∴四边形​$AEFE'$​是正方形
​$ ②$​过点​$C$​作​$CG⊥BE$​于点​$G$​,则​$∠BGC=∠CGE=90°$​
∵​$∠AEB=90°$​,∴​$∠BGC=∠AEB$​
由​$(1)$​得​$BC=AB$​,​$∠ABC=90°$​,∴​$∠ABE+∠CBG=90°$​
∵​$∠BCG+∠CBG=90°$​,∴​$∠BCG = ∠ABE$​,∴​$△BCG≌△ABE(\mathrm {AAS})$​
∴​$BG=AE=2$​,​$CG=BE=4$​,∴​$EG=BE-BG=2$​
在​$Rt△CEG $​中,由勾股定理,得​$CE= \sqrt {CG²+EG²}=2 \sqrt {5}$​
​$(3)$​∵​$AE'=AE=2$​
∴点​$E'$​在以点​$A $​为​$ $​圆心,​$2$​为半径的半圆上运动
当点​$E'$​与点​$E$​重合时,线段​$CE'$​的长取最小值,且​$CE'=CE=2 \sqrt {5}$​;
当点​$E'$​在​$CA $​的延长线上时,线段​$CE'$​的长取最大值,且​$CE'=AC+AE'=2 \sqrt {10}+2$​
则线段​$ CE'$​的长的取值范围为​$ 2 \sqrt {5}≤CE'≤2 \sqrt {10}+2$​