在Rt△ABC中,∠C=90°,∠A=60°,AC=4cm,长为1cm的线段MN在△ABC的边AB上沿AB方向以1(cm/s)的速度向点B运动(运动开始时点M与点A重合),过M、N分别作AB的垂线交直角边于P、Q两点(如图),设线段MN运动的时间为t(s)时,△BNQ的面积为ycm2.
(1)求出y与t的函数关系式,并写出自变量t的取值范围;
(2)当MN运动几秒钟后,y最大,最大值为多少?
(3)线段MN运动过程中,四边形MNQP有可能成为矩形吗?若有可能,求出此时t的值;若不可能,说明理由.
网友回答
解:(1)作CH⊥AB于H,
∵∠C=90°,∠A=60°,AC=4cm
∴AB=8,AH=2,CH=2,
①当0≤t≤1时点P,Q均在AC上,在Rt△ANQ中,
∵∠A=60°,AN=t+1,
∴NQ×tan60°=(t+1),
又BN=AB-AM-MN=8-t-1=7-t,
∴y=BN?NQ=×(t+1)×(7-t)=-(t2-6t-7);
②当1<t≤7时,点Q在BC上,在Rt△BNQ中,
∵∠QBN=30°,BN=7-t,
∴NQ=BN×tan30°=(7-t),
∴y=BN?NQ=×(7-t)×(7-t)=(7-t)2,
综上所述∴;
(2)当0≤t≤1时,二次函数y=-(t2-6t-7)=-[(t-3)2-16],
其对称轴为t=3,开口向下,
当t≤3时y随t的增大而增大,
故知当t=1时,y最大,其最大值为6cm2,
又二次函数y=(7-t)2在1<t≤7时,y随t的增大而减小,
而t=1时,亦有y=,
综上所述,线段MN运动1(s)后即达到最大值,其最大值为6cm2;
(3)若四边形MNQP为矩形,必需PM=QN,点P在AC上,点Q在BC上,
在Rt△BNQ中,NQ=BN×tan30°=(7-t),
在Rt△APM中,PM=AM×tan60°=t,
由PM=QN,得t=(7-t),
∴t=,
∴当t=(s)时,四边形MNQP为矩形.
解析分析:(1)本题要分两种情况进行讨论:
①当Q在AC上运动时即当0≤t≤1时,可在直角三角形ANQ中,根据∠A的度数和AN的长表示出NQ的长,进而可根据三角形的面积公式得出y,t的函数关系式;
②当Q在BC上运动时即当1<t≤7时,先根据AN的长表示出BN的值,然后在直角三角形BNQ中,根据∠CBN的度数求出NQ的长,然后同①;
(2)可根据(1)得出的函数的性质,求出y的最大值及对应的t的值;
(3)若要四边形PMNQ成为矩形,必须满足的条件是MP=QN,此时P在AC上,Q在BC上,可在直角三角形AMP和BNQ中分别用t表示出MP和NQ的长,然后根据MP=NQ求出t的值.
点评:本题考查了直角三角形的性质、二次函数的应用、矩形的判定等知识.综合性强,考查学生分类讨论,数形结合的数学思想方法.