如图,在直角坐标系中,点C(,0),点D(0,1),CD的中垂线交CD于点E,交y轴于点B,点P从点C出发沿CO方向以每秒个单位的速度运动,同时点Q从原点O出发沿OD方向以每秒1个单位的速度向点D运动,当点Q到达点D时,点P,Q同时停止运动,设运动的时间为秒.
(1)求出点B的坐标;
(2)当t为何值时,△POQ与△COD相似?
(3)当点P在x轴负半轴上时,记四边形PBEQ的面积为S,求S关于t的函数关系式,并写出自变量的取值范围;
(4)在点P、Q的运动过程中,将△POQ绕点O旋转180°,点P的对应点P′,点Q的对应点Q′,当线段P′Q′与线段BE有公共点时,抛物线y=ax2+1经过P′Q′的中点,此时的抛物线与x轴正半轴交于点M.由已知,直接写出:①a的取值范围为______;②点M移动的平均速度是______.
网友回答
解:(1)由题意得:OD=1,OC=,由勾股定理得:DC=2.
∵BE是DC的中垂线,
∴DE=1,∠DEB=90°.
在△DEB与△DOC中,
,
∴△DEB≌△DOC(ASA),
∴BD=DC=2,
∴BO=1,
∴B(0,-1);
(2)分两种情况:
①当点P在x轴的正半轴上时,
由已知得,CP=,OP=CO-CP=,OQ=t.
由题意得:,
即:,
解得;
②当点P在x轴的负半轴上时,
由题意得:,
即:,
解得.
综上所述:当,△POQ与△COD相似;
(3)S=S△PQB+S△EQB==,
即S关于t的函数关系式为:S=,
∵点P在x轴负半轴上,
∴t>,
又∵当点Q到达点D时,点P,Q同时停止运动,而点Q运动时间为1秒,
∴t≤1,
∴自变量t的取值范围为:<t≤1;
(4)①当P'Q'与BE有公共点时,初始位置点P′与点A重合,A为BE与x轴的交点.
由已知得,,
∴,
∴,
终止位置点P′与点C重合,点Q′与点B重合,这时t=1,
∴.
设P'Q'的中点为F,当时,.
把代入y=ax2+1,得:a=-16.
当t=1时,,
把代入y=ax2+1,得:a=-2,
∴a的取值范围为:-16≤a≤-2;
②初始位置的抛物线为y=-16x2+1,此时,
终止位置的抛物线为y=-2x2+1,此时,
∴,
∵移动的时间为秒,
∴点M移动的平均速度为每秒个单位.
故