先化简，再求值：，其中-优题课

请阅读下列材料，并完成相应的任务：

在数学中，利用图形在变化过程中的不变性质，常常可以找到解决问题的办法．著名美籍匈牙利数学家波利亚在他所著的《数学的发现》一书中有这样一个例子：请问如何在一个三角形 $ABC$ 的 $AC$ 和 $BC$ 两边上分别取一点 $X$ 和 $Y$ ，使得 $AX = BY = XY$ ．（如图）解决这个问题的操作步骤如下：

第一步，在 $CA$ 上作出一点 $D$ ，使得 $CD = CB$ ，连接 $BD$ ．第二步，在 $CB$ 上取一点 $Y^{'}$ ，作 $Y^{'} Z^{'} / / CA$ ，交 $BD$ 于点 $Z^{'}$ ，并在 $AB$ 上取一点 $A^{'}$ ，使 $Z^{'} A^{'} = Y^{'} Z^{'}$ ．第三步，过点 $A$ 作 $AZ / / A^{'} Z^{'}$ ，交 $BD$ 于点 $Z$ ．第四步，过点 $Z$ 作 $ZY / / AC$ ，交 $BC$ 于点 $Y$ ，再过点 $Y$ 作 $YX / / ZA$ ，交 $AC$ 于点 $X$ ．

则有 $AX = BY = XY$ ．

下面是该结论的部分证明：

证明： $∵ AZ / / A^{'} Z^{'}$ ， $∴ ∠ B A^{'} Z^{'} = ∠ BAZ$ ，

又 $∵ ∠ A^{'} B Z^{'} = ∠ ABZ$ ． $∴$ △ $B A^{'} Z^{'} ~ ΔBAZ$ ．

$∴ \frac{Z^{'} A^{'}}{ZA} = \frac{B Z^{'}}{BZ}$ ．

同理可得 $\frac{Y^{'} Z^{'}}{YZ} = \frac{B Z^{'}}{BZ}$ ． $∴ \frac{Z^{'} A^{'}}{ZA} = \frac{Y^{'} Z^{'}}{YZ}$ ．

$∵ Z^{'} A^{'} = Y^{'} Z^{'}$ ， $∴ ZA = YZ$ ．

任务：（1）请根据上面的操作步骤及部分证明过程，判断四边形 $AXYZ$ 的形状，并加以证明；

（2）请再仔细阅读上面的操作步骤，在（1）的基础上完成 $AX = BY = XY$ 的证明过程；

（3）上述解决问题的过程中，通过作平行线把四边形 $B A^{'} Z^{'} Y^{'}$ 放大得到四边形 $BAZY$ ，从而确定了点 $Z$ ， $Y$ 的位置，这里运用了下面一种图形的变化是　　．

$A$ ．平移 $B$ ．旋转 $C$ ．轴对称 $D$ ．位似

2018年1月20日，山西迎来了“复兴号”列车，与“和谐号”相比，“复兴号”列车时速更快，安全性更好．已知“太原南 $-$ 北京西”全程大约500千米，“复兴号” $G 92$ 次列车平均每小时比某列“和谐号”列车多行驶40千米，其行驶时间是该列“和谐号”列车行驶时间的 $\frac{4}{5}$ （两列车中途停留时间均除外）．经查询，“复兴号” $G 92$ 次列车从太原南到北京西，中途只有石家庄一站，停留10分钟．求乘坐“复兴号” $G 92$ 次列车从太原南到北京西需要多长时间．

祥云桥位于省城太原南部，该桥塔主体由三根曲线塔柱组合而成，全桥共设13对直线型斜拉索，造型新颖，是“三晋大地”的一种象征．某数学“综合与实践”小组的同学把“测量斜拉索顶端到桥面的距离”作为一项课题活动，他们制订了测量方案，并利用课余时间借助该桥斜拉索完成了实地测量．测量结果如下表．

项目	内容
课题	测量斜拉索顶端到桥面的距离
测量示意图		说明：两侧最长斜拉索 $AC$ ， $BC$ 相交于点 $C$ ，分别与桥面交于 $A$ ， $B$ 两点，且点 $A$ ， $B$ ， $C$ 在同一竖直平面内．
测量数据	$∠ A$ 的度数	$∠ B$ 的度数	$AB$ 的长度
	$38 °$	$28 °$	234米
$\dots$	$\dots$

（1）请帮助该小组根据上表中的测量数据，求斜拉索顶端点 $C$ 到 $AB$ 的距离（参考数据： $\sin 38 ° \approx 0.6$ ， $\cos 38 ° \approx 0.8$ ， $\tan 38 ° \approx 0.8$ ， $\sin 28 ° \approx 0.5$ ， $\cos 28 ° \approx 0.9$ ， $\tan 28 ° \approx 0.5)$

（2）该小组要写出一份完整的课题活动报告，除上表的项目外，你认为还需要补充哪些项目（写出一个即可）．

在“优秀传统文化进校园”活动中，学校计划每周二下午第三节课时间开展此项活动，拟开展活动项目为：剪纸，武术，书法，器乐，要求七年级学生人人参加，并且每人只能参加其中一项活动．教务处在该校七年级学生中随机抽取了100名学生进行调查，并对此进行统计，绘制了如图所示的条形统计图和扇形统计图（均不完整）．

请解答下列问题：

（1）请补全条形统计图和扇形统计图；

（2）在参加“剪纸”活动项目的学生中，男生所占的百分比是多少？

（3）若该校七年级学生共有500人，请估计其中参加“书法”项目活动的有多少人？

（4）学校教务处要从这些被调查的女生中，随机抽取一人了解具体情况，那么正好抽到参加“器乐”活动项目的女生的概率是多少？

如图，一次函数 $y_{1} = k_{1} x + b (k_{1} \neq 0)$ 的图象分别与 $x$ 轴， $y$ 轴相交于点 $A$ ， $B$ ，与反比例函数 $y_{2} = \frac{k_{2}}{x} (k_{2} \neq 0)$ 的图象相交于点 $C (- 4, - 2)$ ， $D (2, 4)$ ．

（1）求一次函数和反比例函数的表达式；

（2）当 $x$ 为何值时， $y_{1} > 0$ ；

（3）当 $x$ 为何值时， $y_{1} < y_{2}$ ，请直接写出 $x$ 的取值范围．