已知一次函数y=x+2的图象分别交x轴,y轴于A、B两点,⊙O1过以OB为边长的正方形OBCD的四个顶点,两动点P、Q同时从点A出发在四边形ABCD上运动,其中动点P以每秒个单位长度的速度沿A→B→A运动后停止;动点Q以每秒2个单位长度的速度沿A→O→D→C→B运动,AO1交y轴于E点,P、Q运动的时间为t(秒).
(1)直接写出E点的坐标和S△ABE的值;
(2)试探究点P、Q从开始运动到停止,直线PQ与⊙O1有哪几种位置关系,并指出对应的运动时间t的范围;
(3)当Q点运动在折线AD→DC上时,是否存在某一时刻t使得S△APQ:S△ABE=3:4?若存在,请确定t的值和直线PQ所对应的函数解析式;若不存在,说明理由.
网友回答
解:(1)由题意知,A(-2,0),B(0,2),
∴OB=OD=2,
∴O1(1,1),
设AO1的直线的解析式为y=kx+b,则有0=-2k+b,1=k+b,
解得:b=,k=,
∴y=x+,
∴E(0,),
∴BE=,
S△ABE=OA?BE=;
(2)直线PQ与⊙O1有三种位置关系,分别是相离,相切,相交,
当PQ与⊙O1相离,0<t<1;
当PQ与⊙O1相切时,t=1或t=4;
当PQ与⊙O1相交时,4>t>1;
(3)①Q点运动在折线AD上时,当点Q运动到原点,即Q(0,0)时,点P的坐标为(-1,1),
S△APQ=1,且满足S△APQ:S△ABE=3:4,此时t=1,直线PQ所对应的函数解析式y=-x.
②Q点运动在折线AD上时,P到了BA方向,根据已知得A(-2,0),B(0,2),
∴OA=2,OB=2,AB=2,OD=OB=2,
O1(1,1),此时P,Q的位置如图,过P作PM⊥AD于M,P运动的路程为t,
∴PB=t-AB=t-2,
∴AP=AB-PB=4-t,而△APM为等腰直角三角形,
∴PM=AM=4-t,Q运动的路程为2t,
∴QD=2t-OA-OD=2t-4,
而S△APQ=S△APM+S四边形PMDQ-S△ADQ,
S△APM+S四边形PMDQ=+=t2-4t+8,
S△ADQ==4t-8,
∴S△APQ=t2-8t+16,若S△APQ:S△ABE=3:4,而S△ABE=,
∴S△APQ=1,
∴1=t2-8t+16,
∴t=3或t=5,当t=5时,Q在BC上,不符合题意,舍去,
∴AM=1=PM,
∴OM=1,P(-1,1),
QD=2,∴Q在C点处,
∴Q(2,2),
设直线PQ的函数解析式为y=kx+b,
∴,
∴k=,b=,
∴y=x+.
解析分析:(1)依题意容易知道O1的坐标,根据待定系数法可以确定直线AE的解析式,然后求出E的坐标,最后求出S△ABE;
(2)容易知道当Q运动到O点时PQ与圆相切,此时t=1,所以可以确定其他位置的t的值;
(3)根据已知条件容易知道A(-2,0),B(0,2),OA=2,OB=2然后把S△APQ,S△APM,S四边形PMDQ,S△ADQ分别用t表示,然后根据已知条件可以列出关于t的方程,解方程就可以确定t的值,从而确定直线PQ的函数解析式.
点评:此题很复杂,把几何知识和代数知识紧紧的结合起来,还有图形的变换,还有复杂的计算,多方面考查学生的能力,综合性很强,对学生的要求比较高.