如图1,在直角坐标系中,点A的坐标为(0,10),点B的坐标为(10,0),⊙P和⊙Q的半径分别为4和1.P从A开始在线段AO上以3单位/秒的速度移动,Q从OB的中点C开始在线段CO上以1单位/秒的速度移动,当其中一个点到达原点O时,另一点也随即停止运动.圆心移动时,圆也跟着移动.设点P和点Q运动的时间为t(秒).如图2,当时,设四边形APQB的面积为s.
(1)求s与t的函数关系式;
(2)如图3,当⊙P和⊙Q外切时,求s的值;
(3)在运动的过程中,是否存在某一时刻,⊙P和⊙Q内切,若存在,直接写出点P的坐标;若不存在,说明理由.
网友回答
解:(1)依题意,得AP=3t,CQ=t.
∵点A的坐标为(0,10),点B的坐标为(10,0),OB的中点C,
∴OP=OA-AP=10-3t,
OQ=OC-CQ=OB-CQ
=×10-t
=5-t,
∴S四边形APQB=S△OAB-S△OPQ
=OA?OB-OP?OQ
=×10×10-(10-3t)(5-t),
∴S四边形APQB=.
(2)当⊙P和⊙Q外切时,PQ=4+1=5.
在Rt△OPQ中,OP2+OQ2=PQ2,
∴(10-3t)2+(5-t)2=25,
∴t=2或t=5(舍去),
当t=2时,
s=
=44,
当⊙P和⊙Q外切时,s=44.
(3)在运动的过程中,存在某一时刻,⊙P和⊙Q内切.
当⊙P和⊙Q内切时,PQ=4-1=3.
在Rt△OPQ中,OP2+OQ2=PQ2,
∴(10-3t)2+(5-t)2=9,
解得t=,
∴点P的坐标为(0,).
解析分析:(1)由于S四边形APQB=S△OAB-S△OPQ=OA?OB-OP?OQ,故用含t的代数式分别表示OP、OQ而求解;
(2)由勾股定理建立关于t的方程,求得t后,再求S;
(3)构造一个直角三角形,结合两圆内切的圆心距等于两圆半径之差和勾股定理,进行计算.
点评:本题难度较大,主要利用了数形结合的思想、勾股定理、两圆的位置关系、一元二次方程的解法等知识点求解,对各知识点要灵活应用.