平面直角坐标系中的梯形AOBC各顶点的坐标是A(0,4)、B(6,0)、C(4,4),过O、B、C三点的抛物线交AC于D,点P从O点出发,以每秒3个单位长度的速度向B

发布时间:2020-08-06 13:11:33

平面直角坐标系中的梯形AOBC各顶点的坐标是A(0,4)、B(6,0)、C(4,4),过O、B、C三点的抛物线交AC于D,点P从O点出发,以每秒3个单位长度的速度向B运动,点Q同时从C出发,以每秒1个单位长度的速度向D运动.过Q作QM⊥AC交BD于M,连接PM.设运动时间为t秒(0≤t≤2)
(1)求直线BC的解析式;
(2)求D点的坐标;
(3)以P、Q、M为顶点的图形的面积为S,求S关于t的函数关系式;
(4)当t为何值时,△PBM是直角三角形?直接写出t的值.

网友回答

解:(1)设直线BC的解析式为:y=kx+b,则有:

解得;
∴y=-2x+12.

(2)∵抛物线同时经过O(0,0),B(6,0),
∴抛物线的对称轴为:x=3;
而CD∥x轴,且C、D都在抛物线的图象上,
所以C、D关于抛物线的对称轴对称,
即D(2,4).

(3)如图,延长QM交x轴于N;
由题意知:CQ=t,DQ=2-t,OP=3t,ON=4-t;
当Q、M、P同线,即QP⊥x轴时,P、N重合;
此时OP+CQ=AC,即:
3t+t=4,
解得t=1;
①当P在N点左侧时,0≤t<1;
PN=ON-OP=4-t-3t=4-4t,
故S=QM?PN=(2-t)(4-4t)=2t2-6t+4;
②当P在N点右侧时,1<t<2;
PN=OP-ON=3t-(4-t)=4t-4;
故S=QM?PN=(2-t)(4t-4)=-2t2+6t-4;
综上可知,S、t的函数关系式为:
S=2t2-6t+4(0≤t<1);
S=-2t2+6t-4(1<t<2).

(4)易得∠OBD=∠BDC=45°,则BD=4,DM=(2-t);
由于∠PBM<90°,
因此分两种情况讨论:
①∠BPM=90°,即QP⊥OB,在(3)中已求得此时t=1;
②∠BMP=90°;
Rt△BPM中,∠PBM=45°,BP=6-3t,BM=4-(2-t)=2+t;
故BP=BM,即6-3t=(2+t),
解得t=0.4.
综上可知,当t=1或0.4时,△PMB是直角三角形.
解析分析:(1)已知了B、C的坐标,利用待定系数法求解即可.
(2)由于抛物线同时经过O、B两点,可据此确定抛物线的对称轴,由于CD∥x轴,那么C、D也关于抛物线的对称轴对称,即可得到D点的坐标.
(3)首先要求出C、M、P在同一天直线上,即CP⊥x轴时t的值,求得t=1,那么可分两种情况考虑:
①P在直线QM左侧时(即0≤t<1),延长QM交x轴于N,可用t表示出CQ、ON、OP的长,即可得到PN、DQ的长,易知∠OBD=∠BDC=45°,可据此求出QM的长,以QM为底、PN为高即可得到△PQM的面积表达式,从而得到关于S、t的函数关系式;
②P在直线QM右侧时(即1<t<2),方法同①.
(4)显然∠PBM<90°,因此分两种情况考虑:
①∠MPB=90°,此时MP⊥OB,在(3)中已经求得此时t=1;
②∠PMB=90°,在等腰直角三角形DQM中,可用t表示出DM的长,BD的长易求得,即可得到BM的长,在等腰Rt△BPM中,BP=BM,可据此列出关于t的方程求得t的值.

点评:此题考查了矩形的性质、抛物线的性质、图形面积的求法、直角三角形的判定等知识,同时考查了分类讨论的数学思想,难度较大.
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