如图①,在平面直角坐标系中,O为坐标原点,边长为5的正三角形OAB的OA边在x轴的正半轴上.点C、D同时从点O出发,点C以1单位长/秒的速度向点A运动,点D为2个单位

发布时间:2020-08-08 15:17:33

如图①,在平面直角坐标系中,O为坐标原点,边长为5的正三角形OAB的OA边在x轴的正半轴上.点C、D同时从点O出发,点C以1单位长/秒的速度向点A运动,点D为2个单位长/秒的速度沿折线OBA运动.设运动时间为t秒,0<t<5.
(1)当0<t<时,证明DC⊥OA;
(2)若△OCD的面积为S,求S与t的函数关系式;
(3)以点C为中心,将CD所在的直线顺时针旋转60°交AB边于点E,若以O、C、D、E为顶点的四边形是梯形,求点E的坐标.

网友回答

解:(1)作BG⊥OA于G.
在Rt△OBG中,
=cos∠BOA=cos60°=,
而,
∴.
又∵∠DOC=∠BOG,
∴△DOC∽△BOG,
∴∠DCO=∠BGO=90°.
即DC⊥OA.

(2)当0<t<时,
在Rt△OCD中,
CD=OD×sin60°=2t×=.
∴S=×OC×CD=×t×=;
当≤t<5时(如图2)
过点D作DH⊥OA于H.
在Rt△AHD中,
HD=AD×sin60°=(10-2t)×=(5-t).
S=×OC×HD=×t×(5-t)=t-t2.

(3)当DE∥OC时,△DBE是等边三角形.(如图3)
BE=BD=5-2t.
在△CAE中,∠ECA=90°-∠DCE=30°,∠BAO=60°,
∴∠CEA=90°.
而AC=5-t,∴AE=AC=.
∴BE+AE=(5-2t)+=5,
∴t=1.
因此AE==2.
过点E作EM⊥OA于M.
则EM=AE×sin60°=2×=,
AM=AE×cos60°=2×=1,OM=OA-AM=4.
∴点E的坐标为(4,).
当CD∥OE时(如图4),BD=2t-5.
∠OEA=90°,∴CD⊥AB.
而△OAB是等边三角形,
∴DE=BD-AB=.
∴2t-5=.
∴t=.
因此AE==.
∴E的纵坐标为×=,
横坐标为5-×=,
∴点E的坐标为(,).
综上所述,点E的坐标为(4,)或(,).
解析分析:(1)当0<t<时,点C不过OA中点,想证明垂直应先作出一条和CD有关的垂线,利用相似求解.
(2)应分当0<t<时,和≤t<5时两种情况探讨,应用t表示利用特殊的三角函数表示出OC边上的高.进而表示出面积即可.
(3)以O、C、E、D为顶点的四边形是梯形,那么应根据(1)(2)中的两种类型的三角形,可分DE∥CO、CD∥OE两种情况进行探讨.

点评:本题是一道旋转与运动相结合的大题,并且联系函数与四边形知识,要注意这些知识点间的融会贯通.
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