如图,在平面直角坐标系中,Rt△AOC的直角边OC在y轴正半轴,且顶点O与坐标原点重合,点A的坐标为(2,4),直线y=-x+b过点A,与x轴交点B.
(1)点B的坐标为______.
(2)动点P从点O出发,以每秒1个单位长的速度,沿O-C-A的路线向点A运动,同时动点M从点B出发,以相同的速度沿BO的方向向O运动,过点M作MQ⊥x轴,交线段BA或线段AO于点Q,当点P到达A点时,点P和点M都停止运动.在运动过程中,设动点P运动的时间为t秒.
①设△APQ的面积为S,求S关于t的函数关系式;
②是否存在以M、P、Q为顶点的三角形的面积与S相等?若存在,求t的值,若不存在,请说明理由.
网友回答
解:(1)将点A(2,4)代入y=-x+b,
得4=-2+b,解得b=6,
∴y=-x+6,
当y=0时,x=6,
∴点B的坐标为(6,0).
(2)①设直线y=-x+6与y轴交于点D,则D(0,6),
∵B(6,0),
∴OB=OD=6,∠OBD=∠ODB=45°.
过点A(2,4)作AN⊥OB于N,则AN=OC=4,ON=AC=2,BN=AN=4,
∴当点P到达点C时,点M到达点N.
分两种情况讨论:
(i)当0≤t≤4时,点P在OC上,点Q在BA上,如图1.
∵OP=t,BM=QM=t,
∴PQ∥OB,PQ=OM=OB-BM=6-t,CP=OC-OP=4-t,
∴S=PQ?CP=(6-t)(4-t)=t2-5t+12;
(ii)当4<t≤6时,点P在AC上,点Q在AO上,如图2,延长MQ交AC于点E.
∵OC+CP=t,BM=t,
∴AP=6-t,OM=OB-BM=6-t.
∵tan∠AON==,
∴=,
∴QM=12-2t,
∴QE=EM-QM=4-(12-2t)=2t-8,
∴S=AP?QE=(6-t)(2t-8)=-t2+10t-24.
综上可知,S=;
②存在以M、P、Q为顶点的三角形的面积与S相等,理由如下:
分两种情况讨论:
(i)当0≤t≤4时,点P在OC上,点Q在BA上,如图3.
∵S△MPQ=PQ?QM=(6-t)t=-t2+3t,S=t2-5t+12,
∴-t2+3t=t2-5t+12,
整理,得t2-8t+12=0,
解得t1=2,t2=6(不合题意舍去);
(ii)当4<t≤6时,点P在AC上,点Q在AO上,如图4.
∵QM=12-2t,PE=|CE-CP|=|(6-t)-(t-4)|=|10-2t|,
∴S△MPQ=QM?PE=(12-2t)|10-2t|=(6-t)|10-2t|,
又∵S=AP?QE=(6-t)(2t-8)=(6-t)(t-4),
∴(6-t)|10-2t|=(6-t)(t-4),
∵t=6时,M与Q重合,不合题意舍去,
∴10-2t=±(t-4),
当10-2t=t-4时,t=;
当10-2t=-(t-4)时,t=6舍去.
综上可知,存在以M、P、Q为顶点的三角形的面积与S相等,此时t的值为2或.
故