如图,在平面直角坐标系中,四边形ABOD为直角梯形,AD∥OB,∠BOD=90°,OB=16,OD=12,AD=21,动点P从点D出发,在线段DA上以每秒2个单位的速度向点A运动,到达A点后即停止,动点Q从点B出发,沿折线B-O-D以每秒1个单位的速度向点D运动,到达点D后停止,点P、Q同时出发,BD与PQ相交于点M,设运动的时间为t秒.
(1)求过A、B、D三点的抛物线的解析式;
(2)设△BPQ的面积为S,求S与t之间的函数关系式,并写出自变量t的取值范围;
(3)是否存在时间t,使△BMQ为直角三角形?若存在,请求出t的值;若不存在,请说明理由.
(4)当t为何值时?以B、P、Q三点为顶点的三角形的等腰三角形?
网友回答
解:(1)∵AD∥OB,∠BOD=90°,OB=16,OD=12,AD=21,
∴点A(-21,12),B(-16,0),D(0,12),
设过点A、B、D的抛物线解析式为y=ax2+bx+c,
则,
解得,
所以,抛物线的解析式为y=x2+x+12;
(2)∵点P的运动速度是每秒2个单位,点Q的运动速度是每秒1个单位,
∴点P到达点A的时间是21÷2=10.5秒,
点Q到达点O的时间是16÷1=16秒,到达点D的时间是(16+12)÷=28秒,
如图,①点Q在BO上时,BQ=t,∵AD∥OB,∠BOD=90°,
∴点P到BQ的距离等于OD的长度,
∴△BPQ的面积为S=BQ?OD=t×12=6t(0<t≤16);
②点Q在OD上时,点P已经与点A重合,
OQ=t-16,DQ=16+12-t=28-t,
∴△BPQ的面积为S=S梯形ABOD-S△BOQ-S△ADQ,
=×(16+21)×12-×(t-16)×16-×(28-t)×21,
=222-8t+128-294+t,
=t+56(16≤t≤28);
综上,S=;
(3)如图,①PQ⊥BQ时,∵四边形ABOD为直角梯形,AD∥OB,∠BOD=90°,
∴四边形PQOD是矩形,
∴OQ=PD,
∴BQ+OQ=BQ+PD=OB,
即t+2t=16,
解得t=(秒);
②PQ⊥BD时,∵∠BOD=90°,OB=16,OD=12,
∴BD===20,
∵AD∥OB,
∴===2,
∴BM=×20=,
cos∠OBD==,
解得t=(秒);
综上,当t=或秒时,△BMQ为直角三角形;
(4)如图,①PB=PQ时,过点P作PE⊥BQ于E,则四边形PEOD是矩形,
∴BE=BQ=t,OE=PD=2t,
∵BE+OE=OB,
∴t+2t=16,
解得t=(秒),
②PB=BQ时,∵点P到BQ的距离为OD的长度是12,而点P到点A的时间是10.5秒,
∴此时点P早已与到达点A与点A重合,
过点P作PE⊥BQ于E,则PE=OD=12,BE=AD-OB=21-16=5,
根据勾股定理,PB===13,
∴BQ=PB=13,
∴t=13÷1=13(秒),
综上,当t为或13秒时,以B、P、Q三点为顶点的三角形的等腰三角形.
解析分析:(1)根据题意写出点A、B、D的坐标,然后利用待定系数法求二次函数解析式解答;
(2)先求出点P到达点A的时间以及点Q到达点O与点D的时间,然后分①点Q在BO上时,用t表示出BQ,再根据点P到BQ的距离等于OD的长度,然后利用三角形的面积公式列式整理即可;②点Q在OD上时,点P已经与点A重合,用t表示出OQ、QD的长度,然后根据S△BPQ=S梯形ABOD-S△BOQ-S△ADQ,列式整理即可得解;
(3)分①PQ⊥BQ时,先求出四边形PQOD是矩形,然后根据矩形的对边相等可得OQ=PD,然后根据BO的长度列出关于t的方程求解即可;②PQ⊥BD时,利用勾股定理求出BD的长度,然后求出PM:BM的值,求出BM的长度,再利用∠DBO的余弦值列式求解即可;
(4)分①PB=PQ时,根据等腰三角形三线合一的性质,过点P作PE⊥BQ于E,则四边形PEOD是矩形,然后根据BE+OE=OB,列出关于t的方程求解即可;②PB=BQ时,点P已经与点A重合,过点P作PE⊥BQ于E,先利用勾股定理求出PB的长度,也就是BQ的长度,从而得解.
点评:此题主要考查了二次函数的综合应用,利用了待定系数法求二次函数解析式,直角梯形的性质,动点问题,三角形的面积,本题最大的特点在于要根据运动时间的长短,对点P、Q的落点位置进行分情况讨论,运算量较大,要认真分析计算.