如图①,在平面直角坐标系中,点O是坐标原点,四边形ABCO是菱形,点C在x轴的正半轴上,直线AC交y轴于点M,AB边交y轴于点H、动点P从点A出发,沿折线ABC方向以2个单位/秒的速度向终点C匀速运动,图②所示为点P在线段AB上运动时,△PAC的面积T与运动时间t之间关系的图象.
(1)求点A的坐标直线AC的解析式;
(2)求出点P在剩余时间内运动时,△PAC的面积T与运动时间t之间关系,并在图②中画出相应的图象;
(3)连接BM,如图③,设△PMB的面积为S(S≠0),点P的运动时间为t秒,求S与t之间的函数关系式(要求写出自变量t的取值范围);
(4)当t为何值时,∠MPB与∠BCO互为余角,并求此时直线OP与直线AC所夹锐角的正切值.
网友回答
解:(1)过C点作AB的高,与AB的延长线交于D点,
由右图可知,运动时间为2.5秒,AP=2.5×2=5,
又面积为10,所以,CD==4,
在Rt△CBD中,BD==3
故AH=AB-BH=OC-BH=DH-BH=BD=3
∴A(-3,4);
将A(-3,4),C(5,0)代入直线y=kx+b中,
得AC:;
(2)解:将(2.5,10),(5,0)代入T=kt+b,
,
解得:k=-4,b=20,
∴T=20-4t
如图②所示
(3)当点P在AB之间时,S=×(4-)×(5-2t)=-t(0≤t≤),
当点P在BC之间时,S=××(2t-5)=t-(<t≤5);
(4)设OP与AC相交于点Q连接OB交AC于点K,∵∠AOC=∠ABC,
∴∠AOM=∠ABM,
∵∠MPB+∠BCO=90°,∠BAO=∠BCO,∠BAO+∠AOH=90°,
∴∠MPB=∠AOH,∴∠MPB=∠MBH.
当P点在AB边上运动时,如图(2)
∵∠MPB=∠MBH,
∴PM=BM,∵MH⊥PB,
∴PH=HB=2,
∴PA=AH-PH=1,
∴t=,
∵AB∥OC,
∴∠PAQ=∠OCQ,
∵∠AQP=∠CQO,
∴△AQP∽△CQO,
∴==,
在Rt△AEC中,AC===4,
∴AQ=QC=,
在Rt△OHB中,OB===2,
∵AC⊥OB,OK=KB AK=CK,
∴OK=AK=KC=2∴QK=AK-AQ=
∴tan∠OQC==,
当P点在BC边上运动时,如图(3)
∵∠BHM=∠PBM=90°,∠MPB=∠MBH,
∴tan∠MPB=tan∠MBH,
∴=即=,
∴BP=,
∴t=,
∴PC=BC-BP=5-.
由PC∥OA,同理可证△PQC∽△OQA,
∴=,
∴=,
CQ=AC=,
∴QK=KC-CQ=
∵OK=,∴tan∠OQK=.
综上所述,当t=时,∠MPB与∠BCO互为余角,直线OP与直线AC所夹锐角的正切值为.
当t=时,∠MPB与∠BCO互为余角,直线OP与直线AC所夹锐角的正切值为1.
解析分析:(1)过C点作AB的高,与AB的延长线交于D点,根据函数图象可求菱形的边长AB,结合面积求菱形的高CD,由勾股定理求DH,从而可得AH,再表示A点坐标,利用“两点法”求直线AC的解析式;
(2)根据函数图象可直接写出,△PAC的面积T与运动时间t之间关系式;
(3)由点P分别在AB之间,BC之间,求三角形的底和高,再表示面积;
(4)利用互余关系寻找角的相等关系,再确定P点的位置及三角函数值.
点评:本题考查了直角坐标系中,特殊图形的性质的运用,点的坐标求法,三角形的面积表示方法.