已知:如图,在平面直角坐标系内,直线y=x上有一点A,AD⊥x轴于D,且AD=3,C是x轴上的一点,AC⊥AO,长度等于OD的线段EF在x轴上沿OC方向以1/s的速度向点C运动(运动前EF和OD重合,当F点与C重合时停止运动,包括起点、终点),过E,F分别作OC的垂线交直角边于点P、点Q,连接线段PD,QD,PQ,PQ交线段AD于点M,若设EF运动的时间为t(s).
(1)写出A点坐标______.PE=______(用含t的代数式表示线段),其中自变量t的取值范围为______;
(2)是否存在t的值,使得线段PD⊥QD?若存在,请求出相应的t的值,若不存在,请说明理由;
(3)①当t=秒时,线段AM=______;
②求线段AM关于自变量t的函数解析式,并求出AM的最大值.
网友回答
解:(1)∵AD⊥x轴于D,且AD=3点A过直线y=x
∴代入函数式解得A点坐标为(4,3)
解法①由题意得P点横坐标为t,过直线y=x,所以纵为坐标,即PE=;
解法②∵AP⊥AQ,AM⊥EF
易证△AOD∽△ADC∽△AOC∽△OPE∽△CQF,且三边之比都为3:4:5,
求得PE=,DC=.
∴t的取值范围为0≤t≤;
(2)不存在t的值使PD⊥QD,理由如下:
方法一(相似)
∵OE=DF=t,∴FC=-t
∴QF=
若PD⊥QD,易证△PED∽△DQF
则=
∴=
4-t=-t
4=
这是不可能的,
∴不存在t的值使PD⊥QD
方法二(勾股定理的逆定理)
∵AP2+AQ2=(5-)2+()2=25-+2+2
PD2+QD2=(PE2+DE2)+(DF2+FQ2)=()2+(4-t)2+t2+(3-)2
∴AP2+AQ2≠PD2+QD2
∴PD⊥QD不可能
∴不存在t的值使PD⊥QD.
(3)①解法如下,只要把当t=秒代入②中表达式
②方法一(面积法):
∵AP⊥AQ,AM⊥EF
∴S△APQ=AP×AQ=AM×ED+AM×DF=AM×EF
∴AM==
==-2
=-(t-2)2+
∴当t=2秒时,AM最大值为.
方法二(相似)
过P作PH⊥QF于T,交AD于H.
QT=3--=3-
∵△PMH∽△PTQ
∴=
即=
∴MH=-2-+3
∴AM=AD-HD-MH=-2+
∴当t=2秒时,AM最大值为
方法三(函数法)
设直线PQ解析式为y=kx+b.
∵P(t,),Q(t+4,3-)
∴解得
∴y=()x+
∵Mx=4
∴My=()×4+=3-=MD
∴AM=AD-MD
=3-(3-)
=-2+
∴当t=2秒时,AM最大值为.
解析分析:(1)根据直线方程和点的纵坐标可以求出横坐标,进而求出点的坐标;找到终点位置,可以知道t的极限值.
(2)把结论当做已知条件,根据勾股定理或者三角形相似列出方程式,找到相应的关系式,验证是否在定义域内即可.
(3)可以有多种做法,例如S△APQ面积的多种求法、△PMH∽△PTQ等都可以列出方程式,根据定义域可以知道最大值.
点评:本题是函数与各种图形相结合的问题,在图形中渗透运动的观点是中考中经常出现的问题,在平常的练习中多加注意.每道题都有不同的做法,根据不同的知识点可以有很多种思路,尝试着多种方法做题可以很好的巩固所学知识.