如图,在平面直角坐标系中,四边形OABC为菱形,点C的坐标为(4,0),∠AOC=60°,垂直于x轴的直线l从y轴出发,沿x轴正方向以每秒1个单位长度的速度运动,设直

发布时间:2020-08-12 14:56:17

如图,在平面直角坐标系中,四边形OABC为菱形,点C的坐标为(4,0),∠AOC=60°,垂直于x轴的直线l从y轴出发,沿x轴正方向以每秒1个单位长度的速度运动,设直线l与菱形OABC的两边分别交于点M、N(点M在点N的上方).
(1)求A、B两点的坐标;
(2)设△OMN的面积为S,直线l运动时间为t秒(0≤t≤6),试求S与t的函数表达式;
(3)在题(2)的条件下,t为何值时,S的面积最大?最大面积是多少?

网友回答

解:(1)∵四边形OABC为菱形,点C的坐标为(4,0),
∴OA=AB=BC=CO=4.
过点A作AD⊥OC于D.
∵∠AOC=60°,
∴OD=2,AD=2.
∴A(2,2),B(6,2).

(2)直线l从y轴出发,沿x轴正方向运动与菱形OABC的两边相交有三种情况:
①0≤t≤2时,直线l与OA、OC两边相交,(如图①).

∵MN⊥OC,
∴ON=t.
∴MN=ONtan60°=t.
∴S=ON?MN=t2.
②当2<t≤4时,直线l与AB、OC两边相交,(如图②).

S=ON?MN=×t×2=t.
③当4<t≤6时,直线l与AB、BC两边相交,(如图③).

设直线l与x轴交于点H.
∵MN=2-(t-4)=6-t,
∴S=OH?MN=t(6-t)
=-t2+3t.

(3)由(2)知,当0≤t≤2时,S最大=×22=2,
当2<t≤4时,S最大=,
当4<t≤6时,配方得S=-(t-3)2+,
∴当t=3时,函数S=-t2+3t的最大值是.
但t=3不在4<t≤6内,
∴在4<t≤6内,函数S=-t2+3t的最大值不是.
而当t>3时,函数S=-t2+3t随t的增大而减小,
∴当4<t≤6时,S<4.
综上所述,当t=4时,S最大=.
解析分析:(1)已知了菱形的边长,过A作AD⊥OC于D,在直角三角形OAD中,可根据OA的长和∠AOC的度数求出OD和AD的长,即可得出A点坐标,将A的坐标向右平移4个单位即可得出B点坐标.
(2)当l过A点时,ON=OD=2,因此t=2;当l过C点时,ON=OC=4,此时t=4.因此本题可分三种情况:
①当0≤t≤2时,直线l与OA、OC两边相交,此时ON=t,MN=t,根据三角形的面积公式即可得出S,t的函数关系式.
②当2<t≤4时,直线l与AB、OC两边相交,此时三角形OMN中,NM的长与AD的长相同,而ON=t,由此就不难得出S,t的函数关系式.
③当4<t≤6时,直线l与AB、BC两边相交,可设直线l与x轴交点为H,那么三角形OMN可以MN为底,OH为高来计算其面积.OH的长为t,而MN的长可通过MH-NH来求得,其中,MH可用OH和∠MOH的正切值求出,HN可用CH的长和∠BCH的正切值求出.据此可得出关于S,t的函数关系式.
(3)根据(2)中各函数的性质和各自的自变量的取值范围可得出S的最大值及对应的t的值.

点评:本题为运动性问题,考查了菱形的性质、图形面积的求法、二次函数的应用等知识.
考查学生分类讨论、数形结合的数学数形方法.
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